Kalle Kepler, Janelle Märs

PATSIENDI KIIRGUSDOOSI OPTIMEERIMISEKS VAJALIKE ANDMETE KOGUMINE JA VÕRDLEV ANALÜÜS TAVARADIOGRAAFIAS

Collection and analysis of data for optimization of patient radiation doses in conventional radiography

Kalle Kepler, Janelle Märs

Abstract

Th e international requirements for the safe use of ionizing radiation in medical radiology have been established by the regulation of the Minister of Social Aff airs recently in 2014. For implementation of the standard dosimetric methodology the national guidelines have been worked out. Th e main objective of this study was to carry out a pilot dose data collection by the radiographer students from Tartu Health Care College during their practice in hospitals.

Th ere were 14 health care institutions participating in the patient dose data survey. Th e data from 18 conventional radiography systems were collected in 3 routine radiographic examinations: chest PA, lumbosacral AP and lumbosacral LAT. Th e dose data (including dose-area product (DAP), weight of the patient, tube voltage and charge, geometry etc) were collected by the methods and forms described in the national patient dosimetry guidelines. Comparison of the results has shown that average dose values between the practices could diff er several times, depending on the technology (computed radiography (CR) or digital radiography (DR)) and optimization level. Th e estimated third quartiles of the distribution of DAP values were the following: 0.08 Gy·cm2 for chest PA, 2.53 Gy·cm2 for lumbosacral AP and 3.14 Gy·cm2 for lumbosacral AP. Th e dose values were compared with UK and Finnish diagnostic reference levels (DRLs) for chest and lumbosacral examinations. In future the following

topics to improve dose data collection and optimization are to be included in the training courses: correct conversion of units of physical quantities, correct recording of all needed data (incl weight, geometry), correct use of DAP-meter, appropriate positioning and collimation. Additional practical training courses to students as well as for radiographers in hospitals are needed to follow the medical exposure regulation and to collect nationwide data for establishing DRLs in Estonia.

Keywords: conventional radiography, patient radiation dose, dose-area product, diagnostic reference level

Sissejuhatus

Eelmisel kümnendil registreeriti ja analüüsiti Eesti haiglate mõnedes röntgenikabinettides laste ning täiskasvanud patsientide doose tavaradiograafi a uuringutel. Antud uuringutes analüüsiti neid nii röntgenifi lmi kui ka fosfoorplaadi abil. Keskmisi patsiendidoose võrreldi erinevate Euroopa riikide referentsväärtustega. Nendesse uurimustesse hõlmati Tartu Ülikooli Kliinikumi lastekliiniku (Kepler jt 2003) ja üldhaiglate ligi veerandsada röntgenikabinetti (Kepler jt 2005a ja 2005b), kus koguti doosiandmeid. Nende tulemuste põhjal on Eesti haiglate röntgenuuringutes naha sisenddoos üldjuhul väiksem kui Euroopa vastav referentsväärtus (European Commission … 1999), kuid mitte alati väiksem arenenud riikide diagnostilistest referentsväärtustest (European Commission 2008 ja 2014, Hart jt 2012, STUK 2014).

Patsiendidooside optimeerimine ja laiemalt kvaliteedi tagamine radioloogias on nõutav Euroopa Liidu direktiivi 2013/59/Euratom kohaselt (Nõukogu direktiiv … 2014). Need nõuded on Eestis osaliselt kiirgusseadusesse üle võetud ja selle põhjal kehtestatud sotsiaalministri määrusega (Kiirgusohutusnõuded … 2014). Doosi optimeerimise paratamatu eeldus on doosi mõõtmine, mida tehakse tavaliste radioloogiliste uuringute raames. Patsiendid ei saa seejuures mingit täiendavat kiirguskoormust. Nad saavad ainult selle doosi, mis kaasneb käbiviidava meditsiinilise

uuringuga. Peale doosi väärtuse registreeritakse ka muud ülesvõttega seotud andmed (patsiendi kaal, ülesvõtte tehnilised parameetrid jmt), et neid oleks tervikuna võimalik hiljem doosi võimalikul optimeerimisel kasutada. Senised Euroopa referentsväärtused (European Commission 1999) on võrdlemiseks liiga aegunud. Enamikus liikmesriikides värskendatakse riiklikke referentsväärtusi perioodiliselt, nt Ühendkuningriigis (UK) iga viie aasta tagant (Hart jt 2012), Soomes iga kolme aasta tagant (STUK 2014). Eestis on riiklikud diagnostilised referentsväärtused siiani puudunud, kuigi nõue doosiandmete kogumiseks on kehtiv 2014. aastast saadik (Kiirgusohutusnõuded … 2014) ja kättesaadav on ka vastav eestikeelne juhendmaterjal (Sotsiaalministeerium 2013).

Käesoleva uurimistöö eesmärk oli koguda valitud tavaröntgenuuringutes patsiendi kiirgusdoosi optimeerimiseks vajalikke andmeid ja teha selle põhjal võrdlev analüüs. Valitud tavaröntgenuuringuteks said rindkere posteroanterioorne (PA) ja lateraalne (LAT) ning nimmelülide anteroposterioorne (AP) ja lateraalne (LAT) ülesvõte, mis on tavaradiograafi as kõige sagedamini tehtavad ülesvõtted. Kuna tegemist on uuringutega, mille kohta on paljudes teistes riikides määratud referentsväärtused, siis oli üks eesmärk võrrelda saadud doosijaotuste karakteristikuid (kolmas kvartiil) Ühendkuningriigi ja Soome referentsväärtustega.

Lisaks oli uurimuses osalevate tervishoiuasutuste töötajatel võimalik praktiseerivate üliõpilaste ja nende juhendajate kaudu saada doosiandmete kogumise kogemusi ning oskusi, mida läheb edaspidi kvaliteedisüsteemi arendamisel vaja.

Metoodika

Uurimistöö viidi läbi ajavahemikus 2014. aasta maist kuni 2015. aasta juunini (Tartu Ülikooli inimuuringute eetika komitee luba nr 236/T16, 21.04.2014). Uurimuses osales kokku 14 raviasutust, sealhulgas 18 röntgenikabinetti.

Uurimistöös koguti doosiandmeid, sh andmeid doospindala (DAP) ja uuringus kasutatud aparatuuri seadistuse kohta patsiendidoosi juhendi (Sotsiaalministeerium 2013) lisas toodud vormi põhjal, mis oli käesolevas töös osaliselt kohandatud haiglates olemasolevale mõõteaparatuurile. Geomeetrilistele andmetele lisati väljad, mis võimaldasid ka DAP-meetri puudumisel arvutada röntgenitoru kiirgussaagise ja kiiritusgeomeetria põhjal doospindala väärtuse. Rutiinseteks röntgeniülesvõteteks valiti rindkere PA ja LAT ning nimmelülide AP ja LAT ülesvõte.

Uuritavateks olid rutiinsetes röntgeniülesvõtetel osalevad patsiendid. Patsiendi tuvastamist võimaldavaid isikuandmeid (nimi, isikukood) doosiandmete vormis ei salvestatud. Iga projektsiooni jaoks võeti üldisest järjekorrast valimisse vähemalt kümme uuringule saadetud patsienti, kelle kaal oli vahemikus 60–80 kg (valimi keskmisena soovitatavalt 70 ±3 kg) (European Commission … 1999). Täpse kaalu hindamiseks tuli patsiente kaaluda kohapeal (patsiendi küsitlemisel ei pruugi saada piisavalt täpseid andmeid), mis on vajalik andmete hilisemaks usaldusväärseks töötlemiseks. Iga üliõpilane pidi koguma eelnimetatud nelja uuringuliigi (protseduuri) peale kokku vähemalt 40 täidetud doosiandmete vormi.

Andmed koguti ja töödeldi Euroopa standardse metoodika (European Commission 2008) ning rahvusvaheliselt välja töötatud hea dosimeetrilise tava kohaselt diagnostilises radioloogias (IAEA 2007). See on kokkuvõtlikult esitatud ka patsiendidoosi hindamise eestikeelses juhendis (Sotsiaalministeerium 2013).

Järeltöötlus viidi läbi ainult anonüümseks muudetud andmetega. Arvutati keskmised doosid, leiti valimi maksimaalsed ja minimaalsed väärtused. Saadud keskväärtuste põhjal saab muude haiglate andmete liitmisel määrata diagnostilise referentsväärtuse igale protseduurile vastavate dooside jaotuse kolmanda kvartiilina. Muude doosiandmete (seadme talitlusparameetrid jmt) alusel saab analüüsida võimalike kõrvalekallete põhjusi ja anda soovitusi doosi optimeerimiseks antud protseduuril. Konkreetsed patsiendid ei ole üldistatud andmetes tuvastatavad, haiglate nimetused on kodeeritud.

Tulemused ja arutelu

DAP väärtused on esitatud anonüümsete röntgeniseadmete ja rutiinsete röntgeniülesvõtete kaupa. Keskmised doosid (mõõdetud või arvutatud DAP väärtused), mis koguti rutiinsetel rindkere PA 18 röntgenaparaadil, on toodud joonisel 1. Keskmised doosid rutiinsetel nimmelülide AP ja LAT 13 röntgenaparaadil on toodud joonisel 2. Rindkere LAT kohta saadi uurimuses liiga vähe andmeid (ainult nelja röntgeniseadme kohta), et neid andmeid saaks statistiliselt üldistada, seetõttu on see projektsioon tulemustest välja jäetud.

Kompuuterradiograafi a (KR) süsteemide doosid on joonistel 1 ja 2 märgitud helehalli ning digitaalradiograafi a (DR) süsteemide doosid tumehalli tooniga. Nagu näha jooniselt 1, ei erine rindkere ülesvõtetel oluliselt kummagi süsteemi minimaalsed doosid. Maksimaalsed doosid on mõlema süsteemi korral kuus kuni seitse korda minimaalsetest suuremad. DR-süsteemi korral on rindkere PA röntgeniülesvõtte maksimaalne doospindala 0,22 Gy·cm2 ja minimaalne 0,04 Gy·cm2, KR-süsteemi korral vastavalt 0,18 Gy·cm2 ja 0,03 Gy·cm2 (joonis 1).

Joonis 1. Mõõdetud doospindala (DAP) jaotus rindkere PA erinevate röntgenikabinettide (üksuste) kaupa, eristatuna DR- ja KR-süsteemide korral.

Joonis 2. DAP jaotus nimmelülide AP ja LAT (vastavalt vasak- ja parempoolne tulp) erinevate röntgenikabinettide (üksuste) kaupa, eristatuna DR- ja KR-süsteemide korral.

DR-süsteemi korral on nimmelülide AP röntgeniülesvõtte maksimaalne doospindala 3,4 Gy·cm2 ja minimaalne 0,7 Gy·cm2, KR-süsteemi korral vastavalt 3,3 Gy·cm2 ja 0,5 Gy·cm2. DR-süsteemi kasutamisel on nimmelülide LAT röntgeniülesvõtte maksimaalne doospindala 5,6 Gy·cm2 ja minimaalne 1,1 Gy·cm2, KR-süsteemi korral vastavalt 7,0 Gy·cm2 ja 1,2 Gy·cm2 (joonis 2).

Joonistel 3–5 on toodud rindkere PA, nimmelülide AP ja LAT mõõdetud DAP-histogrammid koos vastavate jaotuste kolmandate kvartiilidega. Dooside jaotusel on iseloomulikud pikad kaugeleulatuvad ja eraldiseisvad „sabad”, mis näitab optimeerimise vajadust vastavates üksustes. Need „sabad” suurendavad märkimisväärselt ka kogu jaotuse kolmandat kvartiili. Rindkere PA korral oli DAP väärtuste jaotuse kolmas kvartiil 0,08 Gy·cm2 , nimmelülide AP puhul 2,53 Gy·cm2 ja nimmelülide LAT puhul 3,14 Gy·cm2 .

Joonis 3. Rindkere PA mõõdetud DAP-histogramm koos jaotuse kolmanda kvartiiliga.

Joonis 4. Nimmelülide AP mõõdetud DAP-histogramm koos jaotuse kolmanda kvartiiliga.

Joonis 5. Nimmelülide LAT mõõdetud DAP-histogramm koos jaotuse kolmanda kvartiiliga.

Võrdlus käesolevas töös üldistatud andmete, Ühendkuningriigi ja Soome diagnostiliste referentsväärtuste vahel rindkere PA ning nimmelülide AP ja LAT röntgenülesvõtetel on toodud tabelis 1. Võrdlusest on näha, et rindkere PA puhul on käesolevas töös saadud kolmas kvartiil väiksem kui Ühendkuningriigi ja Soome vastav referentsväärtus. Nimmelülide AP ja LAT korral on käesolevas uurimuses saadud doosiväärtused märksa suuremad (1,5–2 korda).

Tabel 1. Mõõdetud DAP väärtuste jaotuste kolmandad kvartiilid, minimaalsed ja maksimaalsed väärtused ning võrdlus Ühendkuningriigi (Hart jt 2012) ja Soome (Reference levels…2014) referentsväärtustega erinevates röntgenuuringutes.

Röntgenuuring Kolmas kvartiil (DAP, Gy·cm2)

Minimaalne DAP (Gy·cm2) Maksimaalne DAP (Gy·cm2)

UK referentsväärtus (DAP, Gy·cm2) Soome referentsväärtus (DAP, Gy·cm2)

Rindkere PA 0,08 0,03 0,22 0,1 0,1

Nimmelülid AP 2,53 0,51 3,39 1,5 1,0

Nimmelülid LAT 3,14 1,12 6,93 2,5 2,1

Vaatamata sellele, et uurimuses osalenud üliõpilased olid läbinud põhjaliku koolituse ja saanud samad juhised, kuidas doosiandmeid koguda, esines ikka mõningaid puudusi, mis raskendas andmete töötlemist.

− Probleemid doospindala ühikutega (mGy·m2 versus Gy·cm2, ei jälgita dosimeetril kuvatud ühikuid). − Ebapiisav valimi suurus (nõutav vähemalt kümne uuritava valim). − Teatud juhtudel kaalus keskmine patsient rohkem (70 ±3 kg ), osal patsientidel oli kaal jäänud märkimata. − Alati ei olnud meeles, et enne uut ülesvõtet tuleb DAP-meeter alati algseadistada.

 Mõnel doosiandmete vormil ei ole kirja pandud piisavalt andmeid uurimustöö jaoks (puuduvad geomeetrilised andmed, seadistusandmed jne ). Seega oli DAP arvutamine raskendatud.

Soovituslik oli nimme AP ja LAT röntgeniülesvõtete andmeid koguda samalt patsiendilt, sest antud ülesvõtted on tavaliselt koos planeeritud. Patsiendi positsioneerimine ja ülesvõtte kollimeerimine doosiandurite suhtes nimmelülide LAT röntgeniülesvõtetel ei olnud mõnikord õige, mis võis kaasa tuua palju väiksema automaatika doosi.

Järeldused

Kogutud andmeid on võimalik kasutada kohalike diagnostiliste referentsväärtuste määramisel, samuti elanikkonna kollektiivdoosi osaliseks hindamiseks (uuritud protseduuride lõikes). Doosiandmete kogumisel on väga oluline jälgida juhiseid ja ettekirjutusi, et hiljem oleks nende andmete põhjal võimalik doosi ja pildikvaliteedi optimeerimine ning et tulemused oleksid üleriigilistes võrdlustes ja referentsväärtuste määramisel kasutatavad.

KR- ja DR-süsteemide puhul ei täheldatud dooside maksimaalsetes ja minimaalsetes tasemetes suuri erinevusi. See tähendab, et on võimalik hästi optimeerida ükskõik millist süsteemi. Ükskõik millise reguleerimata süsteemi korral võib alati esineda suuri doose.

Jätkata tuleb üliõpilaste ja ka töötavate radioloogiatehnikute koolitamist patsiendi kiirgusdooside andmete kogumise osas, et ühtlustada andmete kogumise taset. Alates 2014. aastast on kõigil haiglatel kohustus koguda patsiendi kiirgusdoosi andmeid Eesti üleriigilisse andmebaasi, et määrata riiklikud referentsväärtused. Nende väärtuste määramiseks tuleb edaspidi koguda statistiliselt esinduslik valim kogu Eesti kohta.

Haiglad on saanud tagasisidet üldistatud andmetest, kus iga haigla teab oma keskmisi doose, kuid muud andmed on muudetud anonüümseks. Juhul kui haigla keskmine doos antud protseduuril ületab kolmandat kvartiili, siis peaks tegelema doosi optimeerimisega. Sealjuures tuleb võtta arvesse ülesvõtete kõiki kogutud andmeid ja radioloogi hinnatavat pildikvaliteeti. Seetõttu on soovitatav säilitada kõik kogutud doosiandmete vormid edaspidise optimeerimise ja kliinilise auditi tarbeks kvaliteedisüsteemi dokumentidena.

Doosijaotuste pikad ja eraldiseisvad „sabad” näitavad mõnede üksuste optimeerimise suurt vajadust. Saadud doosijaotuste kolmanda kvartiili võrdlused Ühendkuningriigi ja Soome referentsväärtustega näitavad, et rindkere PA puhul on optimeerimise tase sarnane, kuid suuremat tähelepanu tuleb pöörata nimmelülide AP ja LAT dooside vähendamisele ning ülesvõttetehnika ülevaatamisele (seadistuse automaatne versus käsitsi valik jne).

Allikaloend

European Commission. Radiation Protection 109. Guidance on diagnostic reference levels (DRLs) for medical exposures. (1999). European Commission Publications

Offi ce. European Commission. Radiation Protection 154. European guidance on estimating population doses from medical x-ray procedures. (2008). European Commission

Publications Offi ce. European Commission. Radiation Protection 180. Medical radiation exposure of the

European population. (2014). European Commission Publications Offi ce. Hart, D., Hillier, M. C., Shrimpton, P. C. Doses to patients from radiographic and fl uoroscopic X-ray imaging procedures in the UK - 2010 review. (2012). Health Protection Agency, CRCE. Chilton (UK). https://www.gov.uk/government/publications/ radiographic-and-fl uoroscopic-x-rays-patient-doses (18.09.2016) IAEA. Dosimetry in diagnostic radiology: An international code of practice. Technical

Reports Series No. 457. (2007). Vienna: International Atomic Energy Agency.

Kepler, K., Lintrop, M., Servomaa, A., Filippova, I., Parviainen, T., Eek, V. (2003).

Radiation dose measurement of paediatric patients in Estonia. Kogumikus: Paile,

W. (toim.) (2003). Radiation Protection in the 2000s – Th eory and Practice, STUK‐

A195 (287–292), Helsinki: STUK. Kepler, K., Servomaa, A., Filippova, I. (2005a). Preliminary reference levels for diagnostic radiology in Estonia. IFMBE Proceedings, 9: 29−30. Kepler, K., Servomaa, A., Filippova, I. (2005b). Patsiendidoosi optimeerimine röntgenuuringutel Eesti haiglates. Kogumikus: Aret, A., Kuusk, P. (toim-d.) (2005). Eesti

Füüsika Seltsi aastaraamat 2004, XV aastakäik (64−75), Tartu: EFS. Kiirgusohutusnõuded meditsiiniradioloogia protseduuride teostamisel ja meditsiinikiiritust saavate isikute kaitse nõuded. Sotsiaalministri määrus 15.05.2014 nr 29 (2014). Riigi Teataja I, 20.05.2014, 15 Nõukogu direktiiv 2013/59/EURATOM, 5. detsember 2013, millega kehtestatakse põhilised ohutusnormid kaitseks ioniseeriva kiirgusega kiiritamisest tulenevate ohtude eest ning tunnistatakse kehtetuks direktiivid 89/618/Euratom, 90/641/

Euratom, 96/29/Euratom, 97/43/Euratom ning 2003/122/Euratom. (2014). Euroopa Liidu Teataja, L13, 17.1.2014, lk 1−73. Sotsiaalministeerium. Juhend meditsiiniradioloogia protseduuridel patsiendidoosi hindamiseks. (2013). Tallinn. http://www.terviseamet.ee/fi leadmin/dok/Tervishoid/DOOSIJUHEND.pdf (18.09.2016) STUK. Reference levels for the patient’s radiation exposure for conventional X-ray examinations of adults. (2014). STUK Decision 9/3020/2014. Helsinki (Finland). http://www.stuk.fi /web/en/regulations/stuk-s-regulatory-guides/stuk-s-decisionson-radiation-safety (18.09.2016)