医用辐射防护热点问题(二):医疗照射的致癌风险

文摘   2024-09-08 08:08   北京  

引言

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医疗照射已成为人类不断增加的最大人工电离辐射照射来源,在不同的放射诊断程序中,医用X射线CT检查是医疗照射检查中最重要的X射线影像诊断检查手段之一,在疾病诊断中发挥了不可或缺的巨大作用。在过去的几十年中,医用X射线CT的使用迅速增加,引起了人们对CT成像的辐射暴露的关注,鉴于此,业内专家提出“尽可能低剂量原则”,即在保证图像质量和影像学诊断效能的前提下,使用尽可能低的X射线能量完成CT检查。



美国国家科学院专家委员会发表的电离辐射生物学效应的第7次报告(BEIR Ⅶ)定义低剂量电离辐射范围为0100mSvCT检查的剂量在此范围内。
低剂量电离辐射生物损伤的机制是X线产生的能量超过电子与原子和分子的结合能,使它偏离轨道,产生电离效应。生物原料暴露于X线下,水分子与X线相互作用后产生羟基,影响邻近的DNA染色体使之断裂,或损害底物。X线也可直接对DNA产生电离作用。许多射线诱发的损害都能通过细胞中的各种系统迅速修复。但是DNA双链的破坏不太容易修复,且偶发的错误修复可引起点突变、染色体易位、基因融合,所有这些都可能与癌症的诱发有关。电离辐射可引起广泛的基因损伤。在这些损伤形式中,DNA双螺旋结构破坏(DSBs)被认为是造成细胞杀伤、染色体变异形成及癌症诱导最严重的损害。细胞对于双螺旋结构破坏最早的反应阶段之一就是形成H2AX组蛋白异型的磷酸化形式。
联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在2020/2021报告中指出,在所有放射诊断项目中CT检查频次仅占比9.6%,但年集体有效剂量占到了总剂量的61.6%。儿童身体各个器官尚处于生长发育期,组织成分和分布不同,对电离辐射更敏感,同时具有较长预期寿命,因此受到电离辐射危害的风险也更高。

对于儿童这一特殊群体,其骨髓发育及细胞分裂速度在辐射防护方面具有重要意义,新生儿骨髓含量约占体重的1.3%,且均为红骨髓,随着年龄增长,其骨髓含量逐渐降低,且逐渐转变为黄色,对辐射敏感性下降。

在儿童和青少年中,最常见的放射性肿瘤主要是白血病和脑部肿瘤。由于CT扫描所致受照剂量较低,其引起的健康效应较小。近年来,为了量化其风险,在对儿童CT扫描所致受检者辐射剂量及其远后效应的研究中,早期主要利用终生癌症风险预测模型估算CT扫描致癌风险,后期主要为回顾性队列研究,后者因有较大的人群基础和较长的随访时间,所得结果更可靠。

1、辐射风险估算模型

对于低剂量辐射致癌的研究一直是国际上比较关注的问题,首次进行CT 扫描致癌风险研究的是美国Brenner与Elliston 2004年评估了全身CT扫描电离辐射暴露导致的终生癌症风险。之后,在2006年电离辐射生物效应(BEIR Ⅶ报告) 中提供的基于日本原子弹爆炸幸存者及一些医疗照射队列研究的风险预测模型基础上,结合当地肿瘤发病率与人口寿命表,国内外在估算儿童CT 辐射致癌风险方面的研究逐渐增多。但是研究结果存在较大偏差,不同研究的结果差异主要是不同的癌症基线风险和器官剂量差异造成的。

针对此模型研究存在如下局限性:首先,该模型主要基于日本原爆幸存者终生随访观察的资料,其特点是急性照射,剂量率高,在向低剂量照射外推时存在不确定性;其次,CT扫描患者暴露于低能量X射线, 且常为间歇性外照射,而日本原爆幸存者瞬间暴露于高能γ射线、中子和带电粒子,导致全身外照射和放射性沉降物的内照射;其三,在日本原爆幸存者队列与其他人群相比时的差异,对于风险预测会产生不确定性;其四,日本原爆幸存者队列研究本身由于抽样变异性、随访不完整、疾病监测和诊断产生的不可避免的误差以及选择偏倚等带来的不确定度等因素都有可能影响该模型预测的可信度。

2、回顾性队列研究

截至2019年,共有英国、澳大利亚、中国台湾、德国、法国和荷兰等6个国家进行了大规模的回顾性队列研究,研究内容除均包含白血病和脑部肿瘤外,台湾对脑部良性肿瘤、法国和德国对淋巴瘤、澳大利亚和荷兰对所有癌症等均进行了分析。



儿童CT扫描所致癌症风险极低,基于以往研究可能存在很多局限性,如研究样本量不足、检验效能较低、缺乏个人剂量信息、逆因果关联等问题。近期一项由比利时、丹麦、法国、德国、荷兰、挪威、西班牙、瑞典和英国等9个国家联合进行的大型儿童CT队列研究(EPI-CT)已发表,该研究包括国家癌症登记中心进行登记的、22 岁以下、有过CT扫描史且照射时及照射后1年内未患癌症的儿童及青少年为暴露人群,旨在估计辐射致癌风险、重建个人剂量、研究生物机制及优化扫描方案等。


本研究的理论意义在于揭示了CT辐射暴露与儿童和年轻人血液恶性肿瘤之间的关联,并提供了重要的流行病学证据。实践意义在于加强了对CT辐射的监管和管理,以减少儿童和年轻人接受CT检查时的辐射剂量,从而降低患血液恶性肿瘤的风险。此外,该研究还强调了在CT检查中应该更加重视适应症的选择,确保剂量保持在合理可达到的最低水平(ALARA原则),同时保持适当的图像质量以进行准确诊断,避免不必要的辐射暴露。

队列研究中最重要的偏倚是和混杂因素导致的虚假关联。逆因果关联是指研究对象行CT扫描是由于已经出现的癌症症状而非CT扫描导致癌症发生,其解决方法是为每种类型癌症设定一定的停滞期,据查阅文献和专家讨论,一般认为白血病停滞期为2年、脑部肿瘤为5 年可以较好地避免逆因果关联的发生。

队列研究存在的混杂因素则是指对有潜在患癌倾向的儿童的处理,包括既往患有唐氏综合征及其他癌症易感综合征对辐射所致白血病,以及结节性硬化症、视网膜血管瘤等对辐射所致脑部肿瘤的发生等影响。此外,在分析癌前因素在儿童CT辐射风险评估中的影响时,没有癌前因素的研究对象风险估计结果普遍接近或高于未经调整时的风险水平, 这说明癌前因素并非CT扫描的集体器官剂量与癌症风险评估中的混杂因素, 而更可能是一种效应修饰因子。




参考文献:

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