Лучевые нагрузки на пациента при легочной флюорографии

А.П. Борисенко, Ю.Г. Украинцев*

ЦКБ СО РАН, *Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН г. Новосибирск

Лучевая диагностика объединяет многие виды интраскопии, из которых наиболее распространенным является рентгенологический метод, используемый в медицине уже более 100 лет. Профилактическая флюорография органов дыхания в нашей стране традиционно считается одной из самых распространенных процедур. Однако за последнее десятилетие отношение к флюорографии, как эффективному диагностическому методу, резко изменилось. Связано это с плохим состоянием флюорографической техники, а отсюда высокая лучевая нагрузка на пациента, низкое качество изображений пленочных флюорограмм и трудоёмкость архивирования полученных изображений [1].

И флюорография, и рентгеновский снимок - процедуры доступные и достаточно эффективные в плане раннего выявления доклинических форм туберкулеза и рака легкого. В тоже время медики в буквальном смысле слова бьют тревогу по поводу опасности таких исследований, открыто заявляя о том, что полученная пациентом доза облучения может негативно сказаться на здоровье. Причем специалисты сегодня утверждают, что из-за большого количества диагностических исследований в течение года размеры лучевой нагрузки на пациента стали столь велики, что заставляют говорить о постоянно возрастающей коллективной дозе облучения.

Структура коллективных доз облучения населения России складывается из следующих основных источников:

природные источники ионизирующего излучения (радон и долгоживущие продукты распада радона - вклад в коллективную дозу 56%, космическоеизлучение 14%, всего 70%); медицинские источники ионизирующего излучения (рентгенодиагностика и радионуклидная диагностика - всего 29%); техногенные источники ионизирующего излучения (всего 1%). Вклад в суммарную дозу облучения населения от источников ионизирующего излучения, применяемых в медицинских целях, занимает второе место после естественных источников. Средняя эффективная годовая доза в России достигает 1,4 мЗв в год на человека. По структуре в процентах: рентгенография – 34,1; рентгеноскопия – 32,1; профилактическая флюорография – 23,5; диагностическая флюорография – 10,3. [2]. Для сравнения: в Великобритании - 0,3 мЗв; в США и Франции - 0,4 мЗв; в Японии - 0,8 мЗв. В среднем, при медицинских обследованиях на одного жителя Земли в год приходится доза облучения, эквивалентная 0,4 мЗв.

Решением Всемирной организации здравоохранения традиционная пленочная флюорография запрещена в цивилизованном мире и не рекомендована к применению в слаборазвитых странах из-за её повышенного радиационного воздействия на пациента. В результате из-за сокращения частоты профилактических обследований населения средний годовой уровень медицинского облучения населения России уменьшился с 1,4 до 1,2 мЗв. Однако из-за участившихся во всем мире вспышек туберкулеза в последние годы значение массовых флюорографических обследований как метода профилактики возросло. В развитых странах эта тревога позволяет активнее искать пути решения данной проблемы. Это в первую очередь касается разработки, производства и использования высокоэффективных рентгенодиагностических аппаратов и внедрение новейших компьютерных технологий в медицине. [3]

Начиная с 1996 года, ведущие разработчики рентгеновской техники предложили международному рынку медицинского оборудования цифровые системы для исследования легких, основанные на различных физических методах получения рентгеновских изображений:

на электронном усилителе изображения большого диаметра - (SIEMENS); TH59447HD (Thales); ФСЦ-У-01 (СпектрАП).
на "селеновом барабане" - (PHILIPS); DR-1000 (Hologic).
на "стимулированном люминофоре" - (FUJI); Orex (Израиль); Agfa (Бельгия).
на принципе оптического переноса изображений с экрана на одну или более ПЗС-матрицы – (SWISSRAY); «Ренекс-Флюоро» Гелпик; «ФПЦФ-01» Рентгенпром; «КФЦ» Электрон; «Диарс-МР» Мосрентген.
на полномасштабных матрицах из аморфного кремния – (GENERAL ELECTRIC, SIEMENS, PHILIPS); Epex Hologic (США); Pax Scan Varian (США); Pixium-4600 (Франция); CXDT-11 Canon (Япония).

Такие системы по сравнению с пленочной флюорографией позволяют несколько уменьшить лучевую нагрузку без ущерба качества изображения, требуемого для фтизиопульмонологии. Однако высокая стоимость этих аппаратов (350-500 тыс. долл. США), не позволит в нашей стране провести массовую замену более 5000 пленочных аппаратов, из которых более 2000 имеют возраст 15 лет и старше.

Но благодаря внедрению наукоёмких и цифровых технологий в отечественном производстве, созданы реальные возможности решения этой проблемы на современном уровне. Так, ЗАО НАУЧПРИБОР (г. Орел), ЭЛЕКТРОХИМПРИБОР (г. Лесной) и БЭМЗ (г. Бердск) серийно выпускают микродозный цифровой флюорограф МЦРУ СИБИРЬ-Н , который при наилучшем соотношении цены и качества изображений, позволяет снизить радиационное воздействие на пациента более чем в 30 раз. Эта уникальная разработка ученых ИНСТИТУТА ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (г. Новосибирск) является одним из представителей нового поколения цифровых рентгенографических аппаратов, основанных на сканировании пациента узким веерным пучком и регистрации прошедшего через объект исследования излучения многоканальным газовым детектором.

Метод сканирования предполагает регистрацию сигнала при синхронном перемещении рентгеновского излучателя, коллиматора и детектора вдоль объекта исследования. Применение сканирующего метода в рентгенологической практике максимально снижает дозы облучения, существенно повышает качество и контрастность изображений, так как облучение узко коллимированным пучком, практически исключает вклад рассеянного излучения в основной информационный поток рентгеновских квантов, особенно при исследовании толстых объектов. Получение цифрового рентгеновского изображение с помощью высокоэффективного газового детектора с большим динамическим диапазоном (для пленочной рентгенографии - фотографическая широта), позволяет одновременно отображать малоконтрастные и высококонтрастные объекты (легкие и средостение) на цифровой рентгенограмме, что выгодно отличает цифровой снимок от обычного пленочного [4].

На протяжении более 5 лет применение МЦРУ Сибирь-Н на базе ЦКБ СОРАН г. Новосибирск подтверждает перспективность и безопасность использования цифрового флюорографа при обследовании населения, а так же низкие дозы облучения пациента и персонал. Исследование детей на МЦРУ проводятся, начиная с 5-6 лет. Исследуются в основном органы грудной клетки, придаточные пазухи носа, шейный отдел позвоночника, череп. Снимки являются достаточно информативными и не требуют проведения контрольных снимков на плёнке в 76% случаев. Опыт использования цифрового флюорографа в Орловском областном противотуберкулезном диспансере показал высокую эффективность МЦРУ в выявлении ранних форм туберкулеза органов дыхания. Чувствительность метода составила 91% при полном отсутствии технического брака, в то же время чувствительность флюорографа 12Ф7 оказался ниже и технический брак встречался в 17,8% случаев [5].

При работе с Thoravision фирмы Philips доза излучения при получении одного изображения по выбору рентгенолога, может составлять от 10 до 40 мР. Для сравнения - при флюорографии – 60 мР, при обзорной рентгенографии - 20-40 мР. Доза при флюорографии с последующей контрольной рентгенографией может составить от 80 до 140 мР. В то время как лучевая нагрузка на пациента при рентгенологическом обследовании грудной полости в передней прямой и правой боковой проекциях на МЦРУ не превышает 2,0 мР. Снимки в двух проекциях на пленочном флюорографе 12Ф9 с КФ-400 дают дозу порядка 1,2-1,4 мЗв.

Измерения эффективных доз облучения на МЦРУ СИБИРЬ-Н проводила кафедра радиационной гигиены РАМ ПО (Российская медицинская академия последипломного образования, г. Москва), применив термолюминесцентный метод дозиметрии с использованием антропоморфного фантома RANDO PHANTOM производства США. Диаметр детектора на основе фтористого лития позволил регистрировать величину дозы практически в точке, поэтому в каждом из критических органов (для определения эффективной дозы) размещалось от 10 (щитовидная железа, печень, почки, желудок) до 50 (легкие, активный костный мозг) таких точечных детекторов. Измерения показали, что эффективная доза при профилактических рентгенологических обследований на МЦРУ в 100 раз ниже предельной годовой эффективной дозы облучения, установленной (НРБ-99) СП 2.6.1.758-99, и в 3 раза ниже уровня дозы, соответствующей верхнему пределу безусловно приемлемого риска [7].

В таблице 1 приведены средние значения эффективных доз при рентгенологических исследованиях области грудной клетки.

Таблица 1

	Вид исследования	Эффективная доза мкЗв
		70 кВ		80 кВ		100 кВ
		Прям.	Бок.	Прям.	Бок.	Прям.	Бок.
1	Рентгеноскопия (5 мин)	3500	3500	3000	3000	2500	2500
2	Рентгенография (с чувств. 0,008 мГр)	160	180	120	150	100	120
3	Флюорография (с чувств. 0,1-0,2 мГр)	1500	1600	1000	1300	600	800
4	Флюорография (с чувств. 0,03-0,05 мГр)	600	800	500	600	300	400
5	Цифровая флюорография (3-6 мкГр)			50	65
6	МЦРУ Сибирь-Н (1,5% при 0,87 мкГр; 0,5% при 6,1 мкГр)	<7	<11	<10	<13
7	Продольная томография	5000 - 7000
8	Компьютерная томография	3500 - 5000

Низкие лучевые нагрузки на пациента позволяют применять МЦРУ в тех областях медицины, где стандартная рентгенодиагностика могла осуществляться только по жизненным показаниям. Так, при проведении рентгенопельвиметрии за одно исследование пациентка получает дозу поверхностного облучения 60-70 мР вместо 2-3 Р, получаемых при экрано-пленочной рентгенографии [8]. Приведенные в таблице 1 значения показывают, что применение МЦРУ Сибирь-Н в профилактических исследованиях заболеваний органов грудной полости, в ряде случаев позволит: во-первых, осуществлять динамическое наблюдение за состоянием диспансерных пациентов из групп повышенного риска с любой необходимой периодичностью; во-вторых, свести риск облучения к безопасному минимуму при оценке эффективности лечения в динамике больных туберкулезом легких, что в свою очередь позволит своевременно вносить коррекцию в лечение; в-третьих, снять с рассмотрения вопрос о радиационной опасности при массовых обследованиях более ранних возрастных групп. По заключению ведущих фтизиатров и рентгенологов диагностика на МЦРУ СИБИРЬ-Н позволяет достичь самого высокого уровня выявления туберкулёза на ранних стадиях, при не менее чем 30-ти кратном снижении доз облучения пациента в сравнении с пленочной флюорографией.

Массовые обследования с использованием традиционного метода регистрации рентгеновских изображений приводит к повышенным временным и материальным затратам, связанным с достаточно сложным процессом фотохимического проявления и использованием дорогостоящих серебросодержащих материалов. Содержание пленочного архива, образующего в результате деятельности рентгенологического отделения становится дорогостоящим, так как срок хранения рентгеновских снимков и флюорограмм два года при отсутствии патологии, пять лет и более для снимков, отражающих патологические изменения. Снимки больных детей хранятся десять лет. При этом согласно мировой статистике, до 20% рентгенограмм теряются при хранении в архивах или их трудно вовремя востребовать. Потеря снимка в архиве и брак, неизбежно присутствующий при производстве рентгенограмм, вызывает необходимость проведения повторных исследований, что ведет к увеличению лучевой нагрузки и дополнительным трудовым затратам.

Цифровой вид изображений позволяет легко организовать компактные и легкодоступные рентгеновские архивы. Преимущество цифровой архивации медицинских изображений представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметр	Цифровой архив	Пленочный архив
Занимаемое место	1 м³	900 м³
Потеря пленок / изображений	Нет	5-20%
Доступ к изображениям	Быстрый, простой	Сложный, трудозатратный
Связь в реальном времени	Есть	Нет
Повторные исследования	Нет	Есть
Стоимость и затраты на хранение	Низкая	Высокая
Индивидуальный учет лучевых нагрузок	Есть	Нет
Пожароопасность	Нет	Есть
Персонал	Нет	Есть

Накопленная информация в архиве позволяет тиражировать снимок многократно, поэтому отпадает необходимость в повторных обследованиях или может быть использована для быстрого полноценного сравнение результатов обследований, записанных в разный период времени. Цифровой АРХИВ снижает стоимость снимка и сокращает себестоимость диагностических процедур, позволяет легко проводить статистический анализ накопленной информации. Печать изображений на термопринтере UP-895D и сопроводительной информации на лазерном принтере сокращает затраты на расходные материалы. Так, расходы во II кв. 1999 года при использовании пленки форматом 30х40см составили 38 рублей на снимок, флюорографического 70х70мм – 12, на МЦРУ – 6 рублей.

При необходимости можно пересылать снимки на любые расстояния для оперативных консультаций по компьютерным сетям, причем консультанту передается не субъективный доклад обследующего врача, а первичная диагностическая информация. Для ограничения несанкционированного доступа к данным архива вводится ключ защиты. Высокая информативность цифровой рентгенограммы и возможность оперативной работы с архивом позволяют во многих случаях быстро поставить диагноз и сократить количество дополнительных рентгенологических исследований в 10-20 раз. Из других преимуществ цифровых рентгенограмм, следует отметить возможность математической обработки с использованием современных алгоритмов, позволяющих повысить качество изображений путем преобразования к виду, наиболее удобного для визуального анализа. Это обеспечит врачу во многих случаях поставить рентгенологический диагноз на более раннем этапе.

Недавно на бюро ученого медицинского совета МИНЗДРАВ РФ рассмотрел и рекомендовал к применению методику активного выявления туберкулеза на основе компьютерных технологий. Все взрослое население разделили на три группы по степени риска заболеть - высокой, средней и низкой. Первая группа обследуется ежегодно, вторая - раз в два года, а третью группу пока не обследуют совсем. Это позволяет проводить флюорографическое обследование примерно половины взрослого населения и при этом выявлять 80-85% больных туберкулезом. Остальные 15-20% - это уже дело врачей общего профиля, куда люди обращаются с жалобами на кашель и недомогание. Исключение из обследований группы низкой степени риска и обследование группы средней степени риска один раз в два года позволят снизить коллективную дозу облучения. Однако в перспективе здравоохранение вынуждено будет восстанавливать систему массового флюорографического скриннинга в прежних или даже больших объемах в связи чрезвычайной эпидемической ситуацией по туберкулезу. Поэтому применение устаревших моделей рентгеновских аппаратов в медицинской практике приведет не только к снижению качества диагностики, но и к неизбежному дублированию многих рентгенологических процедур. Существует также опасность того, что изношенный парк флюорографической техники в стране не будет своевременно обновлен современными низкодозовыми аппаратами, это приведет к вынужденному увеличению дозовых нагрузок на пациента и персонал, от чего средняя доза медицинского облучения населения неизбежно увеличится в 1,5 раза.

Учитывая опыт использования МЦРУ СИБИРЬ-Н в медицинских учреждениях, а также законы, принятые для безопасности населения и в целях усиления мер борьбы с туберкулезом можно рекомендовать МЦРУ для поэтапной замены имеющихся в эксплуатации пленочных флюорографов с проведением всех необходимых методических, организационных и технических мероприятий. Быстрое внедрение МЦРУ в практическое здравоохранение позволит существенно снизить коллективную дозу облучения, автоматизировать индивидуальный учет доз облучения населения и готовить отчеты по объему и структуре рентгенологических исследований по форме №30 за год.