Оценка радиационного риска медицинского облучения в терминах эффективной и органных доз
Автор: Иванов В.К., Кащеев В.В., Чекин С.Ю., Меняйло А.Н., Пряхин Е.А., Цыб А.Ф., Метлер Ф.А.
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 4 т.21, 2012 года.
Бесплатный доступ
В работе даются оценки радиационных рисков возможных онкологических заболеваний при проведении диагностических рентгенорадиологических процедур на основе органных и эффективной доз. С использованием модели МКРЗ (Публикация 103) и национальных данных медицинской статистики на примере компьютерной томографии приведены оценки пожизненного атрибутивного риска. Показано, что величины пожизненного атрибутивного риска, полученные на основе органных и эффективной доз, могут отличаться в 3,11 раза. Получены также оценки величины пожизненного атрибутивного риска онкологических заболеваний для отдельных органов.
Радиационные риски, компьютерная томография, органные и эффективная дозы, пожизненный атрибутивный риск
Короткий адрес: https://sciup.org/170170090
IDR: 170170090
Текст научной статьи Оценка радиационного риска медицинского облучения в терминах эффективной и органных доз
В Международных основных нормах безопасности, выпущенных МАГАТЭ в 2011 г. [8], отмечается (п. 3.150), что «ни один пациент … не подвергается медицинскому облучению, если … он не информирован … о рисках, связанных с воздействием излучения». Это требование также отражено в принятых в России Нормах радиационной безопасности (НРБ-99/2009) [4] и в «Основных санитарных правилах обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010)» [5]. Таким образом, впервые на международном и национальном уровнях чётко обозначено требование оценки риска возможных стохастических эффектов при планировании медицинского рентгенорадиологического облучения. Понятно, что это требование в настоящее время имеет повышенную актуальность в связи с широким внедрением, в частности, современных технологий компьютерной томографии, особенно в педиатрии [3].
В результате проведения крупномасштабных радиационно-эпидемиологических исследований (Хиросима-Нагасаки, Чернобыль, регистры атомных работников и др.) установлено, что радиационный риск стохастических (прежде всего онкологических) эффектов определяется многими индивидуальными характеристиками: пол, возраст при облучении, достигнутый возраст, рассматриваемая локализация опухоли и др. Вместе с тем, в основе оценки радиационных рисков лежит базовая зависимость «доза-эффект», поэтому данные о дозах облучения играют особую и первостепенную роль в оценке возможных отдалённых радиологических эффектов [9, 10, 13].
Иванов В . К .* – Председатель РНКРЗ , зам . директора по научн . работе , член - корр . РАМН ; Кащеев В . В . – ст . научн . сотр ., к . б . н .; Чекин С . Ю . – ст . научн . сотр .; Меняйло А . Н . – аспирант ; Пряхин Е . А . – аспирант ; Цыб А . Ф . – директор , академик РАМН . ФГБУ МРНЦ Минздрава России . Метлер Ф . А . – MD, отдел радиологии и ядерной медицины , Служба здравоохранения Нью - Мексико , США .
В 103 Публикации МКРЗ (п. 340) отмечается, что «оценку риска медицинской диагностики и лечения с использованием ионизирующего излучения лучше всего проводить, используя соответствующие значения риска для отдельных тканей под риском… Эффективная доза может быть полезна для относительного сравнения доз от различных диагностических процедур и для сравнения применения аналогичных технологий и процедур исследования в различных лечебных учреждениях» [15]. В 105 Публикации МКРЗ, посвящённой конкретно радиационной защите в медицине, ограничение по использованию эффективной дозы для рискового анализа даётся более жёстко (п. 31): «… её (эффективную дозу) не следует использовать для оценки риска стохастических эффектов…» [14].
Таким образом, в вышедших недавно международных и национальных стандартах и рекомендациях указывается на необходимость оценки радиационных рисков при медицинском облучении и ограничении использования для этих целей величины эффективной дозы.
Вместе с тем, оценка радиационных рисков по эффективной дозе продолжает использоваться на практике, что делает необходимым определение на численном уровне отличий в пожизненном радиационном риске, полученном на основе эффективной и органных доз. Эта необходимость вызвана также тем, что в сети Интернет уже рекламируются ориентированные на врачей-радиологов компьютерные коды, использующие эффективную дозу для прогноза возможных стохастических эффектов медицинского облучения [7].
Представленная работа посвящена определению отличий в оценке радиационного риска на основе органных и эффективной доз облучения на примере планирования диагностической процедуры с использованием компьютерной томографии.
Модель оценки радиационного риска
В радиационной эпидемиологии в отсутствие облучения основной величиной, характеризующей вероятность развития онкологического заболевания, является показатель фоновой или спонтанной онкологической заболеваемости λ 0 (число онкологических заболеваний в год, обычно приведённое на 100 тыс. человек). Эта величина, зависящая от экологических, демографических и социальных факторов, в общем случае является функцией достигнутого возраста a , пола s , локализации опухоли T и календарного года. Воздействие радиации приводит к увеличению λ 0 на дополнительную величину, называемую избыточным абсолютным риском EAR (Excess Absolute Risk). Эта величина зависит, прежде всего, от дозы облучения, а так же может зависеть от возраста при облучении, от достигнутого возраста и от других факторов. При условии нормировании избыточного абсолютного риска на 1 человека можно записать, что:
EAR = λ- λ0105
.
Здесь λ – полный или суммарный показатель заболеваемости раком (с учётом радиационно-обусловленной заболеваемости), приведённый на 100 тыс. человек.
Зная избыточный абсолютный риск можно оценить пожизненный риск возникновения рака исследуемой локализации после однократного облучения заданной дозой. Он рассчитывается суммированием значений избыточного абсолютного риска по достигнутому возрасту, т.е. по следующей формуле:
LAR ( g,T,s,D ) = 1 • m ^ x S ( g,a,T,s ) • EAR ( g,a,T,s,D ) . (1)
DDREF a = g
Здесь g – возраст при облучении, a – достигнутый возраст, T – орган или ткань, в которой локализована опухоль, s – пол, S ( g,a,T,s ) – функция здорового дожития, DDREF – коэффициент эффективности дозы и мощности дозы, учитывающий уменьшение риска в случае хронического облучения или облучения в малой дозе. В МКРЗ в Публикации 103 рекомендуется значение DDREF брать равное 2. Обычно a max выбирается от 85 до 120 лет.
Величина пожизненного риска сильно зависит от того, для какой популяции он вычисляется. Это связано с тем, что функция здорового дожития Sg,a,T,S ) и EAR ( g,a,T,s,D ) зависят от фонового показателя заболеваемости раком. Кроме того, Sg,a,T,s ) так же зависит от фоновых показателей смертности от рака и показателей общей фоновой смертности от всех причин. А эти величины, в свою очередь, значительно отличаются для различных стран [12].
На рисунках 1, 2 показаны функции здорового дожития для солидных типов рака для населения России (популяция RF [1]) и усреднённой европейско-американской и азиатской популяции (популяция EAA [15]). В частности, как видно из рисунка 1 (мужчины), в популяции RF около 50 % солидных раков реализуется в возрасте до 65 лет, а в популяции EAA – в возрасте около 80 лет. Понятно, что эти особенности приведут в дальнейшем к существенным отличиям величины пожизненного радиационного риска LAR для этих популяций.
Рис . 1. Функция здорового дожития у мужчин по солидным ракам.
Рис . 2. Функция здорового дожития у женщин по солидным ракам.
Определение пожизненного атрибутивного риска (LAR) с использованием органных и эффективной доз
При наличии конкретных численных значений органных доз (например, при проведении диагностических рентгенорадиологических процедур) величина LAR определяется следующим образом:
LAR org ( g, s, { Ht }) = £ LAR ( g, T, s,Ht ) , (2)
T где HT – органная (эквивалентная) доза в органе T.
Величина пожизненного атрибутивного риска ( LAR ) на основе эффективной дозы E оценивается по формуле:
LAR eff ( g,s,E ) = LAR ( g,T = все солидные раки ,s,E ) , (3)
где, как известно, E = £ wT • HT ,
T wT – коэффициент взвешивания для органа (ткани) T [15].
Кроме указанных выше формул для определения LAR or g и LAR eff нами введено также их отношение:
LAR org ( g,s, { HT })
Rg's'E' { H t })= LAR eff ( g,s,E ) • (4)
Помимо этого нами рассмотрен так называемый коэффициент этиологической доли заболеваемости ARF (Attributable Risk Fraction). Эта величина показывает долю (или %) радиационно-обусловленной заболеваемости раком локализации T у людей в достигнутом возрасте a после облучения в возрасте g органа или ткани T дозой H T . ARF вычисляется по следующему соотношению:
ARF ( g,a,T,s,D ) = EAR ( g’a’I’sD ) • 100 % • (5)
EAR ( g, a, T, s,D ) + Л о ( a, T, s )
Рассмотрим далее применение формул (1)-(5) для условий планирования компьютерной томографии.
Пожизненный атрибутивный риск онкологической заболеваемости после компьютерной томографии
В таблице 1 приведено сравнение величин пожизненного атрибутивного риска (LAR) на 10-4 Зв-1 для популяций RF и EAA с аналогичными данными 103 Публикации МКРЗ [15]. Легко заметить, что величина LAR для популяции EAA находится в хорошем согласии с данными 103 Публикации МКРЗ. Вместе с тем, величина LAR для популяции RF как в целом по всем ракам, так и по отдельным локализациям, существенно меньше LAR для популяции EAA. Эта разница определяется, прежде всего, серьёзными отличиями этих популяций по функциям здорового дожития, показанным на рисунках 1, 2.
В работе [6] приведены значения органных доз при компьютерной томографии грудного и абдоминального отделов для детей и взрослых. В таблицах 2, 3 показаны основные параметры рассмотренных КТ-сканеров (A-G).
Таблица 1
Величина LAR для популяций RF и EAA, 10-4 Зв -1
* Исключая рак кожи и кости.
|
Орган или ткань |
Коэффициенты номинального риска МКРЗ (табл. A4.1 [15]), 10 " 4 Зв-1 |
Пожизненный риск (LAR) заболеваемости раком, 10"4 Зв-1 |
RF/МКРЗ |
EAA/МКРЗ |
|
|
RF |
EAA |
||||
|
Пищевод |
15 |
8,0 |
15,4 |
0,53 |
1,03 |
|
Желудок |
79 |
53,6 |
88,0 |
0,68 |
1,11 |
|
Толстый кишечник |
65 |
31,4 |
74,2 |
0,48 |
1,14 |
|
Печень |
30 |
13,9 |
33,6 |
0,46 |
1,12 |
|
Лёгкие |
114 |
68,0 |
127,2 |
0,60 |
1,12 |
|
Молочная железа |
112 |
75,5 |
105,6 |
0,67 |
0,94 |
|
Яичник |
11 |
9,3 |
11,9 |
0,85 |
1,08 |
|
Мочевой пузырь |
43 |
22,9 |
51,5 |
0,53 |
1,20 |
|
Щитовидная железа |
33 |
31,1 |
31,3 |
0,94 |
0,95 |
|
Остальные |
144 |
107,4 |
154,0 |
0,75 |
1,07 |
|
Лейкозы |
42 |
58,1 |
60,9 |
1,38 |
1,45 |
|
Все раки* |
688 |
479,0 |
753,6 |
0,70 |
1,10 |
Таблица 2
Параметры КТ - сканеров при обследовании грудного отдела для детей и взрослых [6]
|
Сканер |
|||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
|
Напряжение рентгеновской трубки (кВ) |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
|
Время ротации (с/скан) |
|||||||
|
Дети |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,33 |
|
Взрослые |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,37 |
0,33 |
|
Ширина среза (коллимация среза х кол-во срезов) |
|||||||
|
Дети |
2 мм х 8 |
3 мм х 8 |
1 ммх 16 |
1 ммх 16 |
1,5 мм х 16 |
1,5 мм х 16 |
0,6 мм х 64 |
|
Взрослые |
2 мм х 8 |
4 мм х 8 |
1 ммх 16 |
1 ммх 16 |
1,5 мм х 16 |
0,75 мм х 16 |
0,6 мм х 64 |
|
Питч |
|||||||
|
Дети |
0,875 |
0,875 |
0,9375 |
1,4375 |
1,0 |
1,125 |
1,4 |
|
Взрослые |
0,875 |
0,875 |
0,9375 |
0,9375 |
0,75 |
1,108 |
0,9 |
|
Метод автоматической модуляции силы тока |
|||||||
|
Дети |
Real EC |
Fixed(100 mA) |
Real EC |
Fixed(150 mA) |
Care dose |
Care dose 4D |
Care dose 4D |
|
Взрослые |
Real EC |
Real EC |
|||||
|
Сила тока (мАс) |
|||||||
|
Дети |
58 |
57 |
31 |
52 |
20 |
45 |
97 |
|
Взрослые |
127 |
106 |
138 |
148 |
101 |
125 |
160 |
|
Сканер |
|||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
|
КТ область сканирования (мм) |
|||||||
|
Дети |
190 |
203 |
200 |
185 |
210 |
196 |
215 |
|
Взрослые |
280 |
287 |
301 |
308 |
260 |
300 |
300 |
Таблица 3
Параметры КТ - сканеров при обследовании абдоминального отдела для детей и взрослых [6]
|
Сканер |
|||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
|
Напряжение рентгеновской трубки (кВ) |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
|
Время ротации (с/скан) |
|||||||
|
Дети Взрослые |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
0,5 0,5 |
|
Ширина среза (коллимация с |
)еза х кол-во срезов) |
||||||
|
Дети Взрослые |
2 мм х 8 2 мм х 8 |
2 мм х 8 4 мм х 8 |
2 ммх 16 2 ммх 16 |
2 ммх 16 2 ммх 16 |
1,5 мм х 16 1,5 мм х 16 |
1,5 мм х 16 1,5 мм х 16 |
1,2 мм х 24 0,6 мм х 64 |
|
Питч |
|||||||
|
Дети Взрослые |
0,875 0,875 |
0,875 0,875 |
0,9375 0,9375 |
1,4375 0,9375 |
1,0 0,75 |
1,125 0,75 |
1,15 0,9 |
|
Метод автоматической модуляции силы тока |
|||||||
|
Дети Взрослые |
Real EC |
Real EC |
Fixed(150 mA) Real EC |
Fixed(150 mA) Real EC |
Care dose |
Care dose 4D |
Care dose 4D |
|
Сила тока (мАс) |
|||||||
|
Дети Взрослые |
40 112 |
41 150 |
80 115 |
52 146 |
40 102 |
68 149 |
82 165 |
|
КТ область сканирования (мм) |
|||||||
|
Дети Взрослые |
280 435 |
280 420 |
300 448 |
250 406 |
260 400 |
293 467 |
293 446 |
На рисунках 3, 4 показана зависимость величины пожизненного атрибутивного риска (LAR) от возраста при компьютерной томографии грудного и абдоминального отделов у мальчиков и девочек из популяций RF и EAA, а на рисунках 5, 6 – зависимость LAR от возраста при компьютерной томографии грудного и абдоминального отделов у мужчин и женщин из указанных популяций.
Возраст , год
Рис . 3. Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии грудного отдела мальчиков (а) и девочек (б) из популяций RF и EAA (сканер А, табл. 2).
Рис . 3 ( окончание ). Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии грудного отдела мальчиков (а) и девочек (б) из популяций RF и EAA (сканер А, табл. 2).
Рис . 4. Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии абдоминального отдела мальчиков (а) и девочек (б) из популяций RF и EAA (сканер А, табл. 3).
Возраст , год
Рис . 5. Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии грудного отдела мужчин (а) и женщин (б) из популяций RF и EAA (сканер Е, табл. 2).
Рис . 6. Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии абдоминального отдела мужчин (а) и женщин (б) из популяций RF и EAA (сканер Е, табл. 3).
б)
Рис . 6 ( окончание ). Зависимость LAR org на 10 тыс. человек от возраста при компьютерной томографии абдоминального отдела мужчин (а) и женщин (б) из популяций RF и EAA (сканер Е, табл. 3).
В таблицах 4-7 дано отношение LAR org к LAR eff , формулы (2)-(3), для всех типов КТ-сканеров (A-G), для которых органные дозы были получены в работе [6]. Расчёты выполнены для компьютерной томографии грудного и абдоминального отделов для мужчин и женщин.
Таблица 4
Значение коэффициента R=LAR org / LAR eff для различных возрастных групп из популяций RF и EAA при компьютерной томографии грудного отдела у мужчин
|
Сканеры |
||||||||||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
||||||||
|
Популяция |
||||||||||||||
|
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
|
|
Дети и подростки, лет |
||||||||||||||
|
0-4 |
0,98 |
1,03 |
1,05 |
1,11 |
1,05 |
1,10 |
1,00 |
1,05 |
1,10 |
1,17 |
1,01 |
1,05 |
1,03 |
1,07 |
|
5-9 |
0,95 |
1,01 |
1,00 |
1,07 |
1,01 |
1,07 |
0,95 |
1,01 |
1,04 |
1,12 |
0,97 |
1,03 |
0,98 |
1,03 |
|
10-14 |
0,93 |
0,99 |
0,96 |
1,04 |
0,98 |
1,05 |
0,93 |
1,00 |
1,01 |
1,09 |
0,95 |
1,01 |
0,95 |
1,00 |
|
Вз |
ослые, лет |
|||||||||||||
|
15-19 |
0,96 |
1,01 |
0,95 |
1,01 |
0,94 |
1,00 |
0,97 |
1,03 |
0,93 |
1,00 |
0,98 |
1,05 |
0,97 |
1,03 |
|
20-24 |
0,97 |
1,03 |
0,96 |
1,02 |
0,95 |
1,02 |
0,98 |
1,05 |
0,94 |
1,02 |
0,99 |
1,06 |
0,98 |
1,04 |
|
25-29 |
1,00 |
1,06 |
0,98 |
1,05 |
0,97 |
1,04 |
0,99 |
1,07 |
0,96 |
1,04 |
1,00 |
1,08 |
1,00 |
1,07 |
|
30-34 |
1,04 |
1,11 |
1,02 |
1,09 |
1,00 |
1,07 |
1,02 |
1,10 |
0,99 |
1,08 |
1,02 |
1,11 |
1,03 |
1,11 |
|
35-39 |
1,10 |
1,17 |
1,07 |
1,15 |
1,04 |
1,12 |
1,06 |
1,15 |
1,04 |
1,13 |
1,06 |
1,16 |
1,08 |
1,17 |
|
40-44 |
1,17 |
1,25 |
1,13 |
1,21 |
1,09 |
1,18 |
1,11 |
1,21 |
1,10 |
1,20 |
1,11 |
1,21 |
1,14 |
1,24 |
|
45-49 |
1,25 |
1,35 |
1,20 |
1,30 |
1,16 |
1,26 |
1,18 |
1,28 |
1,17 |
1,28 |
1,17 |
1,28 |
1,22 |
1,32 |
|
50-54 |
1,35 |
1,46 |
1,30 |
1,41 |
1,24 |
1,36 |
1,26 |
1,38 |
1,26 |
1,39 |
1,24 |
1,37 |
1,31 |
1,43 |
|
55-59 |
1,47 |
1,61 |
1,40 |
1,54 |
1,34 |
1,48 |
1,35 |
1,49 |
1,36 |
1,52 |
1,33 |
1,48 |
1,41 |
1,56 |
|
60-64 |
1,59 |
1,76 |
1,51 |
1,68 |
1,43 |
1,61 |
1,44 |
1,61 |
1,46 |
1,66 |
1,42 |
1,59 |
1,52 |
1,71 |
|
65-69 |
1,70 |
1,91 |
1,60 |
1,81 |
1,52 |
1,73 |
1,53 |
1,73 |
1,54 |
1,78 |
1,49 |
1,70 |
1,62 |
1,84 |
|
70-74 |
1,78 |
2,02 |
1,67 |
1,90 |
1,57 |
1,81 |
1,58 |
1,81 |
1,59 |
1,86 |
1,54 |
1,77 |
1,69 |
1,94 |
|
75-79 |
1,79 |
2,06 |
1,67 |
1,92 |
1,57 |
1,82 |
1,57 |
1,82 |
1,57 |
1,87 |
1,52 |
1,78 |
1,70 |
1,98 |
|
80-85 |
1,79 |
1,97 |
1,65 |
1,82 |
1,55 |
1,73 |
1,55 |
1,73 |
1,54 |
1,75 |
1,50 |
1,68 |
1,70 |
1,91 |
Таблица 5
Значение коэффициента R=LAR org / LAR eff для различных возрастных групп из популяций RF и EAA при компьютерной томографии абдоминального отдела у мужчин
|
Сканеры |
||||||||||||||
|
A 1 |
B 1 |
C 1 |
D 1 |
E 1 |
F 1 |
G |
||||||||
|
Популяция |
||||||||||||||
|
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA |
|
|
Дети и подростки, лет |
||||||||||||||
|
0-4 |
1,07 |
1,23 |
1,08 |
1,24 |
1,05 |
1,20 |
1,06 |
1,21 |
1,13 |
1,28 |
1,05 |
1,20 |
1,05 |
1,20 |
|
5-9 |
1,04 |
1,21 |
1,05 |
1,21 |
1,01 |
1,18 |
1,03 |
1,19 |
1,09 |
1,25 |
1,02 |
1,18 |
1,02 |
1,17 |
|
10-14 |
1,01 |
1,19 |
1,02 |
1,19 |
0,99 |
1,16 |
1,00 |
1,17 |
1,06 |
1,23 |
1,00 |
1,16 |
0,99 |
1,16 |
|
Вз |
ослые, лет |
|||||||||||||
|
15-19 |
1,08 |
1,26 |
1,07 |
1,25 |
0,97 |
1,13 |
1,08 |
1,25 |
1,08 |
1,26 |
1,00 |
1,16 |
1,07 |
1,24 |
|
20-24 |
1,07 |
1,25 |
1,07 |
1,25 |
0,97 |
1,14 |
1,07 |
1,25 |
1,08 |
1,26 |
1,00 |
1,16 |
1,06 |
1,24 |
|
25-29 |
1,05 |
1,25 |
1,06 |
1,24 |
0,96 |
1,14 |
1,06 |
1,25 |
1,07 |
1,26 |
0,99 |
1,16 |
1,05 |
1,23 |
|
30-34 |
1,05 |
1,24 |
1,05 |
1,24 |
0,96 |
1,14 |
1,06 |
1,26 |
1,07 |
1,26 |
0,98 |
1,16 |
1,04 |
1,23 |
|
35-39 |
1,04 |
1,24 |
1,05 |
1,25 |
0,96 |
1,14 |
1,07 |
1,27 |
1,07 |
1,27 |
0,99 |
1,17 |
1,03 |
1,23 |
|
40-44 |
1,04 |
1,24 |
1,06 |
1,25 |
0,97 |
1,15 |
1,08 |
1,27 |
1,07 |
1,27 |
0,99 |
1,17 |
1,03 |
1,23 |
|
45-49 |
1,05 |
1,25 |
1,07 |
1,27 |
0,98 |
1,17 |
1,10 |
1,30 |
1,09 |
1,29 |
1,01 |
1,19 |
1,05 |
1,24 |
|
50-54 |
1,07 |
1,27 |
1,10 |
1,29 |
1,01 |
1,19 |
1,13 |
1,33 |
1,12 |
1,32 |
1,04 |
1,22 |
1,07 |
1,26 |
|
55-59 |
1,10 |
1,29 |
1,13 |
1,33 |
1,04 |
1,22 |
1,17 |
1,36 |
1,16 |
1,36 |
1,08 |
1,26 |
1,10 |
1,28 |
|
60-64 |
1,13 |
1,32 |
1,16 |
1,36 |
1,07 |
1,26 |
1,20 |
1,41 |
1,18 |
1,40 |
1,11 |
1,29 |
1,12 |
1,31 |
|
65-69 |
1,15 |
1,34 |
1,18 |
1,39 |
1,08 |
1,28 |
1,23 |
1,44 |
1,21 |
1,43 |
1,13 |
1,33 |
1,15 |
1,34 |
|
70-74 |
1,16 |
1,35 |
1,19 |
1,39 |
1,09 |
1,29 |
1,25 |
1,45 |
1,21 |
1,43 |
1,14 |
1,33 |
1,16 |
1,34 |
|
75-79 |
1,16 |
1,33 |
1,18 |
1,37 |
1,07 |
1,26 |
1,24 |
1,44 |
1,19 |
1,40 |
1,12 |
1,31 |
1,15 |
1,33 |
|
80-85 |
1,15 |
1,28 |
1,17 |
1,31 |
1,05 |
1,19 |
1,23 |
1,37 |
1,16 |
1,32 |
1,10 |
1,24 |
1,14 |
1,27 |
Таблица 6
Значение коэффициента R=LAR org / LAR eff для различных возрастных групп из популяций RF и EAA при компьютерной томографии грудного отдела у женщин
|
Сканеры |
||||||||||||||
|
A 1 |
B 1 |
C 1 |
D 1 |
E 1 |
F 1 |
G |
||||||||
|
Популяция |
||||||||||||||
|
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA 1 |
RF 1 |
EAA |
|
|
Дети и подростки, лет |
||||||||||||||
|
0-4 |
1,47 |
1,39 |
1,54 |
1,40 |
1,48 |
1,40 |
1,57 |
1,45 |
1,44 |
1,35 |
1,48 |
1,39 |
1,66 |
1,52 |
|
5-9 |
1,30 |
1,27 |
1,34 |
1,27 |
1,31 |
1,28 |
1,37 |
1,31 |
1,28 |
1,23 |
1,31 |
1,27 |
1,45 |
1,37 |
|
10-14 |
1,17 |
1,19 |
1,19 |
1,17 |
1,19 |
1,19 |
1,22 |
1,20 |
1,15 |
1,15 |
1,18 |
1,18 |
1,28 |
1,25 |
|
Вз |
ослые, лет |
|||||||||||||
|
15-19 |
0,94 |
1,01 |
0,99 |
1,06 |
1,00 |
1,04 |
0,95 |
1,02 |
1,13 |
1,15 |
1,00 |
1,05 |
0,97 |
1,03 |
|
20-24 |
0,91 |
1,01 |
0,95 |
1,05 |
0,95 |
1,02 |
0,92 |
1,01 |
1,05 |
1,10 |
0,95 |
1,03 |
0,93 |
1,02 |
|
25-29 |
0,91 |
1,04 |
0,94 |
1,06 |
0,93 |
1,03 |
0,91 |
1,03 |
1,00 |
1,09 |
0,93 |
1,04 |
0,92 |
1,04 |
|
30-34 |
0,93 |
1,09 |
0,94 |
1,10 |
0,93 |
1,06 |
0,92 |
1,07 |
0,98 |
1,11 |
0,93 |
1,07 |
0,93 |
1,08 |
|
35-39 |
0,97 |
1,18 |
0,97 |
1,17 |
0,95 |
1,13 |
0,95 |
1,14 |
0,99 |
1,16 |
0,96 |
1,13 |
0,96 |
1,15 |
|
40-44 |
1,03 |
1,26 |
1,01 |
1,25 |
0,99 |
1,18 |
0,99 |
1,20 |
0,99 |
1,19 |
0,98 |
1,17 |
1,01 |
1,22 |
|
45-49 |
1,12 |
1,39 |
1,08 |
1,36 |
1,05 |
1,29 |
1,07 |
1,31 |
1,04 |
1,29 |
1,04 |
1,27 |
1,08 |
1,33 |
|
50-54 |
1,24 |
1,55 |
1,19 |
1,51 |
1,16 |
1,44 |
1,17 |
1,45 |
1,13 |
1,42 |
1,14 |
1,40 |
1,19 |
1,48 |
|
55-59 |
1,41 |
1,76 |
1,33 |
1,69 |
1,30 |
1,61 |
1,32 |
1,62 |
1,27 |
1,58 |
1,27 |
1,56 |
1,34 |
1,66 |
|
60-64 |
1,62 |
1,99 |
1,52 |
1,90 |
1,49 |
1,81 |
1,50 |
1,82 |
1,44 |
1,77 |
1,44 |
1,75 |
1,54 |
1,87 |
|
65-69 |
1,90 |
2,24 |
1,77 |
2,14 |
1,73 |
2,03 |
1,74 |
2,03 |
1,67 |
1,99 |
1,66 |
1,95 |
1,79 |
2,10 |
|
70-74 |
2,22 |
2,52 |
2,06 |
2,41 |
2,01 |
2,28 |
2,01 |
2,27 |
1,94 |
2,22 |
1,92 |
2,18 |
2,08 |
2,35 |
|
75-79 |
2,55 |
2,83 |
2,35 |
2,71 |
2,29 |
2,55 |
2,28 |
2,53 |
2,21 |
2,47 |
2,18 |
2,42 |
2,38 |
2,63 |
|
80-85 |
2,85 |
3,11 |
2,61 |
3,01 |
2,55 |
2,79 |
2,53 |
2,77 |
2,45 |
2,70 |
2,41 |
2,64 |
2,66 |
2,89 |
Таблица 7
Значение коэффициента R=LAR org / LAR eff для различных возрастных групп из популяций RF и EAA при компьютерной томографии абдоминального отдела у женщин
|
Сканеры |
||||||||||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
||||||||
|
Популяция |
||||||||||||||
|
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
RF |
EAA |
|
|
Дети и подростки, лет |
||||||||||||||
|
0-4 |
0,72 |
0,76 |
0,71 |
0,76 |
0,76 |
0,81 |
0,81 |
0,86 |
0,76 |
0,80 |
0,81 |
0,85 |
0,87 |
0,92 |
|
5-9 |
0,70 |
0,76 |
0,70 |
0,75 |
0,73 |
0,79 |
0,78 |
0,83 |
0,73 |
0,79 |
0,78 |
0,83 |
0,83 |
0,89 |
|
10-14 |
0,68 |
0,75 |
0,68 |
0,74 |
0,72 |
0,79 |
0,75 |
0,82 |
0,72 |
0,78 |
0,75 |
0,82 |
0,80 |
0,86 |
|
Вз |
ослые, лет |
|||||||||||||
|
15-19 |
0,67 |
0,73 |
0,75 |
0,81 |
0,77 |
0,84 |
0,75 |
0,81 |
0,80 |
0,86 |
0,81 |
0,88 |
0,74 |
0,80 |
|
20-24 |
0,66 |
0,72 |
0,73 |
0,80 |
0,75 |
0,83 |
0,73 |
0,80 |
0,77 |
0,85 |
0,79 |
0,86 |
0,72 |
0,79 |
|
25-29 |
0,66 |
0,73 |
0,72 |
0,80 |
0,74 |
0,83 |
0,72 |
0,80 |
0,76 |
0,84 |
0,77 |
0,86 |
0,71 |
0,79 |
|
30-34 |
0,66 |
0,74 |
0,72 |
0,81 |
0,74 |
0,84 |
0,72 |
0,81 |
0,76 |
0,85 |
0,77 |
0,86 |
0,71 |
0,79 |
|
35-39 |
0,67 |
0,76 |
0,73 |
0,83 |
0,75 |
0,86 |
0,73 |
0,83 |
0,76 |
0,87 |
0,77 |
0,88 |
0,71 |
0,81 |
|
40-44 |
0,69 |
0,79 |
0,74 |
0,84 |
0,76 |
0,87 |
0,74 |
0,85 |
0,77 |
0,88 |
0,78 |
0,89 |
0,73 |
0,83 |
|
45-49 |
0,72 |
0,82 |
0,76 |
0,87 |
0,78 |
0,90 |
0,76 |
0,89 |
0,79 |
0,92 |
0,80 |
0,93 |
0,75 |
0,86 |
|
50-54 |
0,75 |
0,86 |
0,79 |
0,91 |
0,82 |
0,95 |
0,80 |
0,93 |
0,83 |
0,97 |
0,84 |
0,98 |
0,79 |
0,90 |
|
55-59 |
0,80 |
0,91 |
0,84 |
0,97 |
0,87 |
1,01 |
0,85 |
0,99 |
0,88 |
1,03 |
0,89 |
1,04 |
0,84 |
0,96 |
|
60-64 |
0,86 |
0,97 |
0,90 |
1,04 |
0,94 |
1,09 |
0,92 |
1,06 |
0,95 |
1,11 |
0,96 |
1,12 |
0,90 |
1,02 |
|
65-69 |
0,94 |
1,05 |
0,99 |
1,11 |
1,03 |
1,17 |
1,02 |
1,15 |
1,05 |
1,19 |
1,06 |
1,21 |
0,99 |
1,10 |
|
70-74 |
1,04 |
1,13 |
1,09 |
1,20 |
1,15 |
1,27 |
1,13 |
1,25 |
1,17 |
1,30 |
1,18 |
1,31 |
1,09 |
1,19 |
|
75-79 |
1,15 |
1,22 |
1,21 |
1,30 |
1,27 |
1,38 |
1,25 |
1,35 |
1,29 |
1,40 |
1,30 |
1,41 |
1,21 |
1,29 |
|
80-85 |
1,25 |
1,31 |
1,31 |
1,39 |
1,37 |
1,47 |
1,36 |
1,45 |
1,40 |
1,50 |
1,41 |
1,51 |
1,32 |
1,39 |
В таблицах 8 и 9 приведены распределения пожизненного риска для отдельных органов и тканей в абсолютных величинах (на 10 тыс. человек) и в процентах от суммарного пожизненного риска по отдельным локализациям. Как видно из рисунков 3-6, максимальное значение LAR org достигается для возрастной группы 0-4 года при компьютерной томографии грудного отдела детей и для возрастной группы 15-19 лет при компьютерной томографии абдоминального отдела. Именно для этих возрастных групп получены оценки пожизненного риска для отдельных органов и приведена зависимость коэффициента этиологической доли (ARF) по формуле (5) (рис. 7-10).
Таблица 8 Распределение пожизненного риска для отдельных органов и тканей в абсолютных величинах и в процентах от суммарного пожизненного риска для возрастной группы 0-4 года при облучении в результате процедуры компьютерной томографии грудного отдела детей ( томограф А )
|
Орган или ткань |
Доза, мГр |
Популяция RF |
Популяция ЕАА |
||||||
|
Мужчины |
Женщины |
Мужчины |
Женщины |
||||||
|
Пожизненный риск (LAR) заболеваемости раком, 10 " 4 |
|||||||||
|
LAR |
% |
LAR |
% |
LAR |
% |
LAR |
% |
||
|
Щитовидная железа |
7,9 |
0,262 |
8,71 |
2,820 |
25,84 |
0,367 |
7,38 |
2,263 |
17,60 |
|
Лёгкие |
9,8 |
0,434 |
14,43 |
0,924 |
8,47 |
0,823 |
16,57 |
1,638 |
12,74 |
|
Пищевод |
9,5 |
0,108 |
3,60 |
0,053 |
0,49 |
0,214 |
4,31 |
0,150 |
1,17 |
|
Печень |
8,1 |
0,368 |
12,25 |
0,211 |
1,93 |
0,830 |
16,71 |
0,391 |
3,04 |
|
Желудок |
2,7 |
0,244 |
8,10 |
0,479 |
4,39 |
0,445 |
8,97 |
0,642 |
4,99 |
|
Толстый кишечник |
0,4 |
0,038 |
1,25 |
0,023 |
0,21 |
0,087 |
1,75 |
0,040 |
0,31 |
|
Мочевой пузырь |
0,1 |
0,004 |
0,13 |
0,004 |
0,04 |
0,010 |
0,20 |
0,008 |
0,07 |
|
Красный костный мозг |
2,8 |
0,292 |
9,72 |
0,134 |
1,23 |
0,295 |
5,94 |
0,133 |
1,03 |
|
Яичники |
0,1 |
- |
- |
0,005 |
0,04 |
- |
- |
0,006 |
0,04 |
|
Молочная железа |
8,5 |
- |
- |
4,941 |
45,28 |
- |
- |
6,173 |
48,01 |
|
Остальные |
4,0 а (3,5 б ) |
1,258 |
41,82 |
1,318 |
12,08 |
1,895 |
38,16 |
1,414 |
11,00 |
|
Все ЗНО |
3,008 |
100 |
10,912 |
100 |
4,966 |
100 |
12,859 |
100 |
|
– доза облучения у мужчин; б – доза облучения у женщин.
Таблица 9
Распределение пожизненного риска для отдельных органов и тканей в абсолютных величинах и в процентах от суммарного пожизненного риска для возрастной группы 15-19 лет при облучении в результате процедуры компьютерной томографии абдоминального отдела взрослых ( томограф Е )
|
Орган или ткань |
Доза, мГр |
Популяция RF |
Популяция ЕАА |
||||||
|
Мужчины |
Женщины |
Мужчины |
Женщины |
||||||
|
Пожизненный риск (LAR) заболеваемости раком, 10 " 4 |
|||||||||
|
LAR |
% |
LAR |
% |
LAR |
% |
LAR |
% |
||
|
Щитовидная железа |
0,3 |
0,003 |
0,06 |
0,030 |
0,41 |
0,004 |
0,05 |
0,023 |
0,24 |
|
Лёгкие |
5,2 |
0,255 |
5,88 |
0,520 |
7,05 |
0,470 |
5,98 |
0,934 |
9,51 |
|
Пищевод |
5,6 |
0,053 |
1,21 |
0,033 |
0,44 |
0,103 |
1,31 |
0,078 |
0,80 |
|
Печень |
10,5 |
0,313 |
7,20 |
0,182 |
2,47 |
0,732 |
9,31 |
0,350 |
3,56 |
|
Желудок |
11,6 |
0,710 |
16,34 |
1,379 |
18,70 |
1,308 |
16,64 |
1,837 |
18,71 |
|
Толстый кишечник |
11,7 |
0,759 |
17,46 |
0,460 |
6,24 |
1,799 |
22,89 |
0,810 |
8,25 |
|
Мочевой пузырь |
10,3 |
0,323 |
7,45 |
0,341 |
4,62 |
0,773 |
9,83 |
0,676 |
6,89 |
|
Красный костный мозг |
5,4 |
0,557 |
12,83 |
0,254 |
3,44 |
0,568 |
7,23 |
0,259 |
2,64 |
|
Яичники |
11,5 |
- |
- |
0,377 |
5,11 |
- |
- |
0,431 |
4,39 |
|
Молочная железа |
7,2 |
- |
- |
2,000 |
27,13 |
- |
- |
2,472 |
25,17 |
|
Остальные |
8,2 а (8,4 б ) |
1,371 |
31,56 |
1,798 |
24,39 |
2,104 |
26,76 |
1,949 |
19,85 |
|
Все ЗНО |
4,344 |
100 |
7,373 |
100 |
7,861 |
100 |
9,819 |
100 |
|
– доза облучения у мужчин; б – доза облучения у женщин.
Достигнутый возраст , лет
Лёгкие, RF Лёгкие, EAA
Печень, RF Печень, EAA
Рис . 7. Зависимость коэффициента этиологической доли заболеваемости раком лёгких и печени от достигнутого возраста после облучения грудного отдела мальчиков в возрасте 0-4 года (томограф А).
Желудок, RF —• Желудок, EAA
Толстый кишечник, RF Толстый кишечник, EAA
Достигнутый возраст , лет
Молочная железа, RF
Щитовидная железа, RF
Молочная железа, EAA
Щитовидная железа, EAA
Рис . 9. Зависимость коэффициента этиологической доли заболеваемости раком молочной и щетовидной желёз от достигнутого возраста после облучения грудного отдела девочек в возрасте 0-4 года (томограф А).
Молочная железа, RF Молочная железа, EAA
Результаты и их обсуждение
В настоящее время достаточно широкое распространение получили технологии оценки неблагоприятных последствий медицинского облучения с использованием величины эффективной дозы. Имеются уже интерактивные компьютерные программы, реализующие эту технологию [7]. Вместе с тем, принятые недавно международные рекомендации и стандарты не рекомендуют проводить оценку радиационных рисков на основе эффективных доз [14].
Поэтому основной целью представленной работы была оценка величины R=LAR org / LAR eff , которая напрямую даёт численное представление об ошибках в оценке пожизненного атрибутивного риска, когда для этих целей используются эффективные, а не органные дозы. Расчёты были проведены для нескольких типов КТ-сканеров, для которых имелись оценки органных и эффективных доз.
Итоговые результаты работы представлены в таблицах 4-9 и на рисунках 3-10. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.
-
1. Как видно из таблицы 6 (сканер А, популяция EAA, грудной отдел, возрастная группа 80-85 лет, женщины), величина R может превышать значение 3. С другой стороны, как видно из таблицы 7 (сканер А, популяция EAA, абдоминальный отдел, возрастная группа 20-24 года, женщины), величина R =0,72, т.е. меньше единицы. В первом случае использование эффективной дозы занижает пожизненный атрибутивный риск более чем в 3 раза, во втором – завышает примерно на 30 %. Понятно, что полученные оценки говорят о серьёзном искажении в определении LAR , когда используется эффективная, а не органная доза.
-
2. Сравнение величины R для когорт RF и EAA показывает, что искажение в оценке пожизненного риска на основе эффективных доз более выражено для популяции EAA – усреднённой европейско-американской и азиатской популяции. Это определяется тем, что вероятность здорового дожития в популяции EAA выше, чем в популяции RF.
-
3. Как видно из таблиц 4-7, величина R=LAR org / LAR eff выше у женщин, чем у мужчин. Это может быть обусловлено тем, что радиационный риск на единицу дозы у женщин выше, чем у мужчин.
-
4. Величины R при компьютерной томографии грудного и абдоминального отделов существенно отличаются. Как, например, видно из таблиц 6, 7 (популяция EAA), при компьютерной томографии грудного отдела R >1 (т.е. эффективная доза занижает риск), а при компьютерной томографии абдоминального отдела для большинства возрастных групп R <1 (т.е. эффективная доза завышает риск).
-
5. Анализ распределения пожизненных рисков (табл. 7, 8) по отдельным органам и тканям показал, что наибольший вклад в суммарный пожизненный риск при исследовании грудного отдела вносят:
-
a) для мужчин – лёгкие и печень (14,4 и 12,3 % соответственно);
-
б) для женщин – молочная железа и щитовидная железа (48,0 и 17,6 % соответственно);
при исследовании абдоминального отдела:
-
a) для мужчин – желудок и толстый кишечник (16,3 и 17,5 % соответственно);
-
б) для женщин – молочная железа и желудок (25,2 и 17,6 % соответственно).
-
6. Максимальное значение этиологической доли (ARF, %) для рассмотренных классов злокачественных новообразований достигается сразу же после завершения латентного периода возможной индукции радиогенных раков, что имеет важное практическое значение при планировании технологий ранней диагностики возможных онкологических заболеваний.
-
7. Полученные в работе результаты подтверждают правильность основного вывода МКРЗ о том, что эффективную дозу не следует использовать для оценки радиационных рисков стохастических онкологических эффектов [14].
Полученные оценки имеют важное значение для оптимизации технологий профилактической помощи после проведения компьютерной томографии.
Список литературы Оценка радиационного риска медицинского облучения в терминах эффективной и органных доз
- Злокачественные новообразования в России в 2008 году (заболеваемость и смертность)/Под ред. В.И. Чиссова, В.В. Старинского. Г.В. Петровой. М., 2010.
- Иванов В.К., Меняйло А.Н., Кащеев В.В. и др. Сравнительный анализ современных моделей оценки радиационных рисков МКРЗ и НКДАР ООН//АНРИ. 2011. № 3 (66). С. 18-29.
- Иванов В.К., Цыб А.Ф., Метлер Ф.А. и др. Радиационные риски медицинского облучения//Радиация и риск. 2011. Т. 20, № 2. С. 17-28.
- Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 100 с.
- Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). Санитарные правила, СП 2.6.1.2612-10. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации Минздрава России, 2010.
- Fujii K., Aoyama T., Koyama S., Kawaura C. Comparative evaluation of organ and effective doses for paediatric patients with those for adults in chest and abdominal CT examinations//The British Journal of Radiology. 2007. V. 80. P. 657-667.
- http://www.xrayrisk.com.
- IAEA Safety Standards. Radiation protection and safety of radiation sources: International Basic Safety Standards, General Safety Requirements, No. GSR, Part 3 (Interim). Vienna: IAEA, 2011.
- Ivanov V.K., Kashcheev V.V., Chekin S.Yu. et al. Radiation-epidemiological studies of thyroid cancer incidence in Russia after the Chernobyl accident (estimation of radiation risks, 1991-2008 follow-up period)//Radiat. Prot. Dosimetry. 2012. V. 151, N 3. P. 489-499.
- Ivanov V.K., Tsyb A.F., Khait S.E. et al. Leukemia incidence in the Russian cohort of Chernobyl emergency workers//Radiat. Environ. Biophys. 2012. V. 51, N 2. P. 143-149.
- Ivanov V.K., Tsyb A.F., Mettler F.A. et al. Methodology for estimating cancer risks of diagnostic medical exposure: with an example of the risks associated with computed tomography//Health Phys. 2012. V. 103, N 6. P. 732-739.
- National Academy of Sciences Committee on the Biological Effects of Ionizing Radiation (BEIR). Report VII. Health effects of exposure to low levels of ionizing radiations: time for reassessment. Washington, DC: National Academy of Sciences, 2005.
- Preston D.L., Ron E., Tokuoka S., Funamoto S. et al. Solid cancer incidence in atomic bomb survivors: 1958-1998//Radiat. Res. 2007. V. 168. P. 1-64.
- Radiological Protection in Medicine. ICRP Publication 105//Annals of the ICRP. 2007. V. 37, N 8. Elsevier, 2007. 63 p.
- The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103//Annals of the ICRP. 2007. V. 37, N 2-4. Elsevier, 2007. 332 p.
