Liều bệnh nhân trong chẩn đoán x quang bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hoàng Thị Phương LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐOÁN X QUANG BẰNG MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Hoàng Thị Phương LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐOÁN X QUANG BẰNG MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ` NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THANH LƯƠNG Hà Nội – Năm 2014 i LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành với kết hợp kiến thức học tập mái trường Đại học khoa học tự nhiên, tự nghiên cứu tìm hiểu kiến thức qua tài liệu liên quan công bố số liệu thực nghiệm thu thập Bệnh viện Bạch Mai Để hồn thành luận văn tơi nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đặng Thanh Lương người trực tiếp hướng dẫn thực nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy giáo, người đem lại cho kiến thức bổ trợ, vơ hữu ích năm học vừa qua Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành tới Lãnh đạo anh chị Khoa chẩn đốn hình ảnh Trung tâm Trung tâm Y học hạt nhân Ung bướu Khoa chẩn đoán hình ảnh – tịa nhà Việt Nhật Bệnh viện Bạch Mai tạo điều kiện cho trình học tập nghiên cứu Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2014 Học viên Hoàng Thị Phương i LỜI CAM ĐOAN Tên tơi Hồng Thị Phương, học viên cao học khóa 2011 – 2013, chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ ‘‘Liều bệnh nhân chuẩn đoán x quang máy chụp cắt lớp vi tính CT ” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm khơng chép Học viên Hồng Thị Phương ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 1.1 MÁY X QUANG THƯỜNG QUY 1.2 MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH 1.3 X-QUANG CAN THIỆP 1.4 MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 1.4.1 Lịch sử phát triển máy CT 10 1.4.2 Máy CT đơn lát cắt đa lát cắt 14 1.4.3 Chế độ quét xoắn ốc máy CT 15 CHƯƠNG CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HÓA VÀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐOÁN BẰNG CT 17 2.1 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHẨN ĐOÁN BẰNG CT 17 2.2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ 19 2.3 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN LIỀU BỆNH NHẬN TRONG CHỤP CT 23 2.3.1 Giá trị CTDI (Computed Tomography Dose Index) 23 2.3.2 Giá trị liều theo chiều dài quét (Dose length Product _DLP) .25 2.3.3 Liều hiệu dụng liều quan chụp CT 25 2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM LIỀU TRONG CHỤP CT 28 2.4.1 Đối với kỹ thuật viên chụp 28 2.4.2 Đối với nhà sản xuất 29 2.4.3 Đối với bác sĩ 30 2.4.4 Phân tích số yếu tố có ảnh hưởng tới liều bệnh nhân chụp CT 31 2.4.4.1 Dòng ống phát tia X (mAs) 31 2.4.4.2 Cao áp (kVp) 32 2.4.4.3 Chiều dài quét 33 i 2.4.4.4 Giá trị pitch, tốc độ di chuyển giường chuẩn trực chùm tia 33 2.4.4.5 Che chắn 33 2.4.4.6 Lọc chùm tia 34 2.4.4.7 Điều biến dòng cách tự động 34 2.4.4.8 Các hiệu ứng overranging overbeaming máy CT đa lát cắt 34 2.5 MỨC CHỈ DẪN TRONG CHỤP CHẨN ĐOÁN BẰNG CT 36 CHƯƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ LIỀU BỆNH NHÂN CHỤP CT 37 3.1 THỐNG KÊ VỀ MÁY CHỤP CT 37 3.2 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ LIỀU 38 3.2.1 Các thông số đầu vào phần mềm để tính tốn liều cho bệnh nhân .40 3.2.2 Sai số mức độ tin cậy phần mềm CT Expo 41 3.2.3.Cách thức lấy số liệu khảo sát 42 3.3 TẦN SUẤT CHỤP CT 42 3.4 ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN NGƯỜI LỚN 44 3.4.1 Xét nghiệm CT sọ não 45 3.4.2 Xét nghiệm CT cổ 47 3.4.3 Xét nghiệm CT ngực 50 3.4.4 Xét nghiệm CT bụng 53 3.4.5 Liều hiệu dụng chụp CT 55 3.4.6 Một số kết tính tốn khác 58 3.4.6.1 Sự khác liều sử dụng máy CT khác 58 3.4.6.2 Sự khác liều sử dụng phần mềm tính liều khác 59 3.4.6.3 Đối chiếu giá trị CTDI máy theo phần mềm tính tốn .61 3.5 KHẢO SÁT THỰC TẾ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ THIẾT LẬP CỦA MÁY LÀM ẢNH HƯỞNG TỚI LIỀU BỆNH NHÂN 61 3.5.1.Thay đổi điện áp kVp 61 3.5.2 Thay đổi giá trị mAs 62 3.5.3 Ảnh hưởng chiều dài quét 63 3.5.4 Chế độ quét xoắn ốc không xoắn ốc 63 3.5.5 Sự khác biệt liều theo giới tính 64 ii 3.6 ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN TRẺ EM 66 3.6.1 Chụp CT sọ trẻ em 66 3.6.2 Chụp CT cổ trẻ em 68 3.6.3 Chụp CT ngực, bụng trẻ em 69 3.6.4 Liều hiệu dụng chụp CT cho trẻ em 72 3.6.5 Một số số liệu thực tế chụp CT trẻ em 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….80 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT CỤ THỂ 82 PHỤ LỤC 2: CƠNG THỨC TÍNH LIỀU BỆNH NHÂN CỦA PHẦN MỀM CT EXPO 95 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy Hình 1.2 Bóng phát tia X chế phát sinh tia X Hình 1.3 Máy X quang thường quy Hình 1.4 Máy X quang tăng sáng truyền hình Hình 1.5 Máy C arm Hình 1.6 Máy CT nguyên lý hoạt động Hình 1.7 cấu tạo bên giàn quay Hình 1.8 Mơ hình chụp CT hình ảnh chụp CT Hình 1.9 Máy CT hệ Hình 1.10 Máy CT hệ thứ Hình 1.11 Máy CT hệ Hình 1.12 Máy CT hệ Hình 1.13 Máy phát chùm electron Hình 1.14 Nguyên lý máy CT xoắn ốc Hình 1.15 Máy CT đa dãy đầu dị Hình 1.16 Cơng nghệ sử dụng detector ngày lớn để thu nhận hình ảnh Hình 1.17 Máy CT đơn lát cắt máy CT đa lát cắt Hình 1.18 Sự tổ hợp khác detector đơn máy CT lát cắt Hình 1.19 Quét theo chuỗi quét xoắn ốc Hình 1.20 Giá trị pitch máy CT Hình 2.1 Giá trị CTDI hệ thống đơn đa lát cắt Hình 2.2 Hình nộm buồng ion hóa bút chì dùng để đo liều CTDI Hình 2.3 Sự khác biệt hình ảnh chẩn đốn lựa chọn mAs khac Hình 2.4 Sự khác biệt hình ảnh chọn cao áp khác Hình 2.5 Liều đối với CT bốn lát cắt (màu xám đen vùng bị tối hoàn toàn; màu xám nhẹ vùng nửa tối) Giá trị dz vị trí bị overbeaming i Hình 2.6 Tỷ lệ phần trăm làm tăng liều dài từ kết hợp hiệu ứng overbeaming and overranging đối với chiều dài quét 20 cm máy CT có số lát cắt khác Hình 3.1 Thống kê chủng loại máy CT Hình 3.2 Thống kê số lượng máy CT Hình 3.3 Thống kê số lượng máy CT từ năm 2009 đến 2013 Cục ATBXHN Hình 3.4 Giao diện phần mềm CT Expo Phantom phần mềm CT Expo Hình 3.5 Giao diện tính tốn phần mềm CT Expo Hình 3.6 Thống kê chụp bệnh nhân theo giới tính Hình 3.7 Thống kê chụp CT theo độ tuổi Bệnh viện Bạch Mai Hình 3.8 Thống kê theo loại hình chụp Hình 3.9 Thống kê theo loại hình chụp (phân loại theo giới tính) Hình 3.10 Đường OM Hình 3.11 Chụp CT sọ bình thường Chụp CT sọ mơ Hình 3.12 Liều quan chụp CT sọ Hình 3.13 Chụp CT mơ cổ ngực Chụp CT K vịm Hình 3.14 Liều quan chụp CT cổ Hình 3.15 Các phép chụp CT ngực thường gặp Hình 3.16 Liều quan chụp CT ngực Hình 3.17 Các phép chụp CT bụng thường gặp Hình 3.18 Liều quan bệnh nhân chụp CT bụng Hình 3.19 Liều thực tế chụp CT Bệnh viện Bạch Mai Hình 3.20 Liều hiệu dụng bệnh nhân chụp máy CT scanner có số lát cắt khác Hình 3.21 Tổng hợp khác biệt liều nhân số thơng số chụp Hình 3.22 Liều hiệu dụng chụp CT trẻ em Hình 3.23 So sánh liều hiệu dụng chụp CT trẻ em người lớn ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Liều có hiệu dụng điển hình chiếu xạ y tế chẩn đoán năm 2000 Bảng 2.2 Liều bệnh nhân chụp CT Bệnh viên Bạch Mai Bảng 2.3 Các hiệu ứng tất nhiên xảy đối với da Bảng 2.4 Các hiệu ứng chiếu xạ cấp tính đối với quan đặc biệt theo ICRP 103 Bảng 2.5 Các bệnh muộn ung thư sau chiếu chụp x-quang xét nghiệm y học hạt nhân đối với bào thai Bảng 2.6 Rủi ro mắc ung thư chụp X quang Bảng 2.7 Hệ số chuyển đổi liều quan/ kerma tới tính cho loại hình nộm: hình nộm chiều hình nộm tốn học) Bảng 2.8 Trọng số mô theo ICRP 103 Bảng 2.9 Mức dẫn chụp CT theo tài liệu NCRP 172 Mỹ Bảng 2.10 Hướng dẫn thiết lập giá trị mAs cho chụp CT trẻ em Bảng 2.11 Các quy định mức dẫn chụp CT Việt Nam giới Bảng 3.1 Thống kê chẩn đốn X quang Việt Nam tính đến năm 2013 Bảng 3.2 Các thơng số cụ thể hình nộm áp dụng cho phần mềm CT Expo Bảng 3.3 Thông số chụp CT sọ não máy CT Emotion Duo Bảng 3.4 Kết liều quan liều hiệu dụng chụp CT sọ Bảng 3.5 Thông số chụp CT cổ thường sử dụng Bảng 3.6 Kết tính tốn liều chụp CT cổ phần mềm CT Expo Bảng 3.7 Thông số chụp CT ngực Bảng 3.8 Kết tính tốn phần mềm CT Expo Bảng 3.9 Thông số chụp CT bụng thường sử dụng Bảng 3.10 Liều bệnh nhân qua chụp CT bụng theo ICRP 103 Bảng 3.11 So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân chụp CT Việt Nam với quốc tế [21] Bảng 3.12 So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân chụp CT X quang thường quy theo kết khảo sát năm 2014 (về giá trị liều hiệu dụng trung bình) iii [15] Brenner DJ, Hall EJ (2007), Computed tomography-an increasing source of radiation exposure [16] Semelka, RC; Armao, DM; Elias, J, Jr.; Huda, W (2007) Imaging strategies to reduce the risk of radiation in CT studies, including selective substitution with MRI.J Magn Reson Imaging [17] International Journal of Physical Sciences Vol (2007), Patient dose reduction methods in computerized tomography procedures, [18] Dr Georg Stamm, Hannover, Dr Hans Dieter Nagel (2013), CT expo manual [19] Hans Dieter Nagel (2010), Guideline for Optimization of the Radiation Exposure of CT Examination [20] Tsai HY1, Tung CJ, Yu CC, Tyan YS (2007), Survey of computed tomography scanners in Taiwan: Dose descriptors,dose guidance levels, and effective doses [21] Chilton (1999), Guidelines on patient dose topromote the optimization of protection for diagnostic medical exposures,Vol 10, Report No 1, National Radiological Protection Board, [22] IAEA Training Material on Radiation Protection in Diagnostic and Interventional Radiology, Lecture 2: RADIATION PROTECTION IN DIAGNOSTIC AND INTERVENTIONAL RADIOLOGY IAEA, Radiation units and dose quantities [23] Dr Hans Dieter Nagel, Significance of overbeaming and overranging effects of single- and multi-slice CT scanners, Philips Medical Systems, Germany [24] http://www.medindia.net/news/studies-find-ct-scan-radiation-can-cause-cancer- 62394-1.htm#ixzz3JJSZJfg8 [25] AAPM Scientific Meeting Imaging Symposium Patient Dose in CT: Calculating Patient Specific Doses in CT (Joint with Education) Michael McNittGray, PhD, DABR, FAAPM; UCLA Peter Caracappa, PhD, CHP; RPI Ehsan Samei, PhD, DABR, FAAPM, Duke 81 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT CỤ THỂ A Chụp CT người lớn Chụp CT sọ người lớn (12 bệnh nhân) Liều quan Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da Phần ruột già Tuyến ức Lá lách Tuyến tụy Tuyến thượng thận Thận Ruột non Dạ Tuyến tiền liệt Túi mật Tim Mô Niêm mạc miệng Hạch bạch huyết Bắp thịt Thủy tinh thể Liều hiệu dụng E 83 Chụp CT cổ người lớn (7 bệnh nhân) Liều quan BN1 Não 8,9 Các tuyến nước bọt 11,4 Tuyến giáp 12,5 Vú 0,0 Thực quản 1,9 Phổi 1,3 Gan 0,0 Dạ dày 0,0 Phần dưới ruột già 0,0 Tinh hoàn 0,0 Buồng trứng 0,0 Bàng quang 0,0 Tủy xương 2,2 Bề mặt xương 5,5 Da 1,9 Phần ruột già 0,0 Chụp CT ngực người lớn (10 bệnh nhân) Liều quan Giới tính Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da Phần ruột già Tuyến ức Lá lách Tuyến tụy Tuyến thượng thận Thận Ruột non Dạ Tuyến tiền liệt Túi mật Tim Mô Niêm mạc miệng Hạch bạch huyết Bắp thịt Thủy tinh thể Liều hiệu dụng E 86 Chụp CT bụng người lớn (11 bệnh nhân) Liều quan Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da Phần ruột già Tuyến ức Lá lách Tuyến tụy Tuyến thượng thận Thận Ruột non Dạ Tuyến tiền liệt Túi mật Tim Mô Niêm mạc miệng Hạch bạch huyết Bắp thịt Thủy tinh thể Liều hiệu dụng E B Kết liều bệnh nhân qua tính toán phần mềm CT Expo máy CT có số lát cắt khác Thơng số Liều hiệu dụng E Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da Phần ruột già Tuyến ức Lá lách Tuyến tụy Tuyến thượng thận Thận Ruột non Dạ Tuyến tiền liệt Túi mật Tim Mô niêm mạc miệng Hạch bạch huyết Bắp thịt Thủy tinh thể 89 C Kết tính tốn chụp CT trẻ em Chụp CT sọ Liều bệnh nhân/lần ch Chế ch Mô/cơ quan Liều hiệu dụng Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp 0,7 0,3 Vú 0,0 Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,8 5,8 0,8 Chụp CT cổ cho trẻ em Mô/cơ quan Liều hiệu dụng Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da 91 Chụp CT ngực cho trẻ em Mô/ quan Liều hiệu dụng Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da 92 Chụp CT bụng cho trẻ em Mô/cơ quan Liều hiệu dụng Não Các tuyến nước bọt Tuyến giáp Vú Thực quản Phổi Gan Dạ dày Phần dưới ruột già Tinh hoàn Buồng trứng Bàng quang Tủy xương Bề mặt xương Da Phần ruột già Tuyến ức Lá lách Tuyến tụy Tuyến thượng thận Thận Ruột non Dạ Tuyến tiền liệt Túi mật Tim Mô niêm mạc miệng Hạch bạch huyết Bắp thịt Thủy tinh thể 94 PHỤ LỤC 2: CƠNG THỨC TÍNH LIỀU BỆNH NHÂN CỦA PHẦN MỀM CT EXPO Theo tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm CT Expo, giá trị liều máy CT tính sau:  CTDI weight tính sau:  Hệ số hiệu chỉnh hiệu điện : k = a.U + b.U  Hệ số hiệu chỉnh chùm tia rộng kOB =  CTDI volume = CTDI hiệu dụng = DTDIw,eff CTDI = CTDIw p vol Với p = TF giá trị pitch n.h col  Giá trị liều dài tính cơng thức: DLP = w CTDIw Ltot p = CTDI L vol tot  Tổng chiều dài quét: Ltot = first − last ⋅ slide ⋅ position + hrec + ∆L  Hiệu ứng quét giới hạn (chỉ có chế độ quét xoắn ốc): ∆L = N.hcol (m.p + b) Với m r thông số bắt buộc dùng để hiệu chỉnh tượng chiếu giới hạn loại máy có giá trị khác  Liều hiệu dụng: E= 95 ... BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 1.1 MÁY X QUANG THƯỜNG QUY 1.2 MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH 1.3 X- QUANG CAN THIỆP 1.4 MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH... thiết bị x quang chẩn đoán máy chụp cắt lớp vi tính CT; - Chương II: Các hiệu ứng sinh học x? ?? ion hóa liều bệnh nhân chuẩn đoán CT; - Chương III: Một số kết đánh giá liều bệnh nhân chụp CT CHƯƠNG... liều bệnh nhân chụp chẩn đoán máy chụp cắt lớp vi tính CT Ngồi thực lấy số liệu thực tế từ bệnh vi? ??n, luận văn cịn có số nghiên cứu tổng quan máy CT yếu tố ảnh hưởng đến liều bệnh nhân chụp CT