Dostęp Otwarty

Radiologia

Ryzyko napromieniowania związane z badaniami obrazowymi w medycynie

Eugene C. Lin, MD

Department of Radiology, Virginia Mason Medical Center, Seattle, Waszyngton, USA

Radiation Risk From Medical Imaging

Mayo Clin Proc 2010;85(12):1142-1146

Tłum. lek. Paweł Lesiak

Adres do korespondencji: Eugene C. Lin, MD, Department of Radiology, Virginia Mason Medical Center, 1100 Ninth Ave, Seattle, WA 98111, USA. E-mail: Radecl@vmmc.org

W SKRÓCIE

W artykule przedstawiono praktyczny przegląd zagadnień dotyczących zwiększonego ryzyka występowania nowotworów złośliwych związanego z badaniami obrazowymi stosowanymi w medycynie. Lekarze podstawowej opieki zdrowotnej powinni posiadać podstawowe wiadomości na temat tego ryzyka. Z uwagi na zwiększone w ostatnim czasie zainteresowanie tym tematem należy oczekiwać, że pacjenci będą coraz częściej wyrażali obawy dotyczące tego rodzaju badań. Poza tym lekarze mogą przyczynić się do zmniejszenia ryzyka związanego z promieniowaniem, rozważając je każdorazowo, gdy kierują pacjenta na badanie obrazowe. W artykule przedstawiono zwięźle korelacje między występowaniem nowotworów złośliwych a ekspozycją na niskie dawki promieniowania oraz dawki promieniowania związane z konkretnymi badaniami obrazowymi i ryzyko towarzyszące wykonywaniu powszechnie stosowanych badań radiologicznych.

Pewne grupy pacjentów są obarczone większym ryzykiem związanym z ekspozycją na promieniowanie, zatem kierując osoby z tych grup na badanie obrazowe, należy dokładnie rozważyć to ryzyko. Postęp technologiczny, jaki dokonał się w ostatnich latach, pozwolił na znaczną redukcję dawki promieniowania emitowanego w trakcie tomografii komputerowej, czego powinni być świadomi lekarze rozważający skierowanie pacjentów na to badanie.

Dawki promieniowania, na jakie narażeni jesteśmy podczas badań obrazowych, poddane zostały niedawno szczegółowym analizom w prasie medycznej oraz popularnej. Było to rezultatem doniesień na temat zwiększonego ryzyka rozwoju nowotworów złośliwych u osób poddanych badaniom obrazowym metodą tomografii komputerowej (TK),1-3 jak również doniesień na temat zwiększonej ekspozycji na promieniowanie w trakcie badania tomograficznego przepływów w naczyniach mózgowych.4 Berrington de Gonzalez i wsp.3 oceniają, że 29 tys. przypadków przyszłych zachorowań na nowotwory złośliwe (około 2% nowotworów złośliwych rozpoznawanych w ciągu roku w USA) może być związanych z badaniem tomografii komputerowej wykonywanym w 2007 r. Wyniki te są zbieżne z wynikami badań Brennera i Halla,1 którzy odsetek ten szacują na 1,5-2%. W artykule przedstawiono praktyczne informacje na temat zwiększonego ryzyka zachorowania na nowotwory złośliwe związanego z ekspozycją na promieniowanie podczas badań obrazowych, a także zasugerowano, jak lekarze mogą przyczynić się do jego zmniejszenia.

Dawki promieniowania

Dawka pochłoniętego promieniowania jonizującego, mierzona w grejach (Gy), określa ilość energii przyjętej przez jednostkę masy. Jednemu grejowi odpowiada energia 1 dżula pochłonięta przez jeden kilogram żywej materii. Ponieważ różne rodzaje promieniowania wywołują różne efekty biologiczne, w praktyce często posługujemy się pojęciem dawki równoważnej zamiast dawki pochłoniętej. Dawka równoważna odpowiada dawce pochłoniętej pomnożonej przez współczynnik wagowy promieniowania i jest wyrażana w siwertach (Sv). Ponieważ współczynnik wagowy promieniowania dla promieniowania rentgenowskiego i promieniowania γ wynosi 1,0, w przypadku badań radiologicznych stosowanych w medycynie 1 Gy jest równy 1 Sv.5 Dawki promieniowania związane z badaniami obrazowymi wykorzystującymi promieniowanie jonizujące są zwykle wyrażane w milisiwertach (mSv). Dla przykładu roczna dawka promieniowania tła (głównie za sprawą radonu obecnego w domu) wynosi ok. 3 mSv.6

Wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory złośliwe związany z promieniowaniem jonizującym: dowody

Efekt biologiczny działania promieniowania rentgenowskiego i promieniowania γ jest wynikiem jonizacji. Jonizacja cząsteczek wody prowadzi do powstawania rodników hydroksylowych, które wchodząc w interakcje z DNA, powodują przerwanie ciągłości nici bądź uszkodzenie zasad; może również dochodzić bezpośrednio do jonizacji samego DNA. Choć większość uszkodzeń będących efektem promieniowania ulega niemal natychmiastowej naprawie, nieprawidłowa naprawa może być przyczyną powstawania mutacji punktowych, translokacji chromosomowych i fuzji genów, co wiąże się bezpośrednio z indukcją procesu karcynogenezy.1 Uważa się, że proces ten jest przypadkowy (stochastyczny), co oznacza, że może wystąpić w razie różnego stopnia ekspozycji na promieniowanie, natomiast prawdopodobieństwo zwiększa się wraz ze wzrostem dawki promieniowania. Zwykle czas od ekspozycji do zachorowania na raka wynosi przynajmniej 5 lat,3 a najczęściej jedną lub dwie dekady i więcej.7

Większość dowodów na występowanie nowotworów złośliwych indukowanych promieniowaniem jonizującym pochodzi z badań czterech populacji: osób, które przeżyły wybuchy bomb atomowych w Japonii, osób narażonych na promieniowanie w związku z badaniami radiologicznymi, osób narażonych na promieniowanie w miejscu pracy oraz osób zamieszkujących w pobliżu źródeł promieniowania.8 Najmocniejszych dowodów dostarczają oczywiście badania osób, które przeżyły bombardowanie atomowe.9 Wynika z nich jasno, że dawka promieniowania >100 mSv zwiększa ryzyko rozwoju nowotworu złośliwego,10 jednak poza przypadkami wielokrotnego wykonywania badań wykorzystujących dużą dawkę promieniowania (TK, badania izotopowe w kardiologii oraz złożone zabiegi interwencyjnej radiologii i kardiologii z zastosowaniem fluoroskopii) osiągnięcie tej dawki w krótkim czasie nie jest możliwe w trakcie badań obrazowych.

Bardziej kontrowersyjną kwestią jest ryzyko rozwoju nowotworu złośliwego przy dawkach 10-100 mSv, z jakimi mamy do czynienia w badaniach obrazowych, szczególnie w przypadku tomografii komputerowej. Pojedyncze badanie TK jamy brzusznej wiąże się z dawką ok. 10 mSv, więc pacjenci poddawani wielokrotnym badaniom bądź jednemu wielofazowemu badaniu przyjmują dawkę mieszczącą się właśnie w tym przedziale. Mieści się w nim również promieniowanie pochłaniane podczas typowych badań obrazowych z wykorzystaniem izotopów stosowanych w kardiologii. Wielu badaczy twierdzi, że wyniki badań w populacji ofiar bombardowań w Japonii oraz osób zawodowo narażonych na promieniowanie pokazują wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory złośliwe przy dawce 10-100 mSv,9,11,12 podczas gdy inni uważają, że nie ma dowodów na zwiększenie tego ryzyka przy dawce <100 mSv, a za obserwowaną zwiększoną zapadalność na nowotwory złośliwe wśród japońskich ofiar bombardowań, które pochłonęły dawki promieniowania w przedziale 10-100 mSv, odpowiedzialne jest promieniowanie neutronowe oraz inne czynniki.13,14

W przypadku dawek <10 mSv, w których mieści się dawka promieniowania związana z typowymi badaniami rentgenowskich oraz częścią badań izotopowych i badań tomografii komputerowej, nie ma żadnych bezpośrednich dowodów potwierdzających zwiększone ryzyko zachorowania na nowotwory złośliwe. Nie oznacza to jednak, że ryzyko nie jest zwiększone, gdyż nawet duże badania epidemiologiczne mogą nie mieć dostatecznej siły statystycznej, by wykryć wzrost ryzyka zachorowania przy niskiej dawce promieniowania jonizującego.5

Biorąc pod uwagę niedostateczną liczbę bezpośrednich danych epidemiologicznych, ryzyko zachorowania na nowotwór złośliwy związane z niewielką dawką promieniowania bada się, używając modeli opartych na hipotezie liniowej bezprogowej (LNT – linear non-threshold theory). Zakłada ona, że wzrost ryzyka zachorowania na nowotwór złośliwy jest wprost proporcjonalny do dawki. Przy pomocy tego modelu ekstrapoluje się ryzyko związane z niskimi dawkami w oparciu o dowiedzione ryzyko związane z wysokimi dawkami promieniowania. Jednak niektórzy badacze kwestionują przydatność teorii liniowej bezprogowej14 i uważają, że poniżej pewnego progu promieniowania karcynogeneza w ogóle przestaje być realnym problemem.

Pomimo pewnych kontrowersji, dotyczących wpływu niskich dawek promieniowania na ryzyko rozwoju nowotworu złośliwego, hipoteza liniowa bezprogowa jest powszechnie używana w ocenie tego ryzyka, ponieważ nie ma alternatywnych metod jego oceny. W opinii autorów tego artykułu badania epidemiologiczne bezpośrednio wskazują na zwiększone ryzyko zachorowania na nowotwory przy dawkach 10-100 mSv, w którym to przedziale mieszczą się dawki pochłaniane podczas tomografii komputerowej czy badań izotopowych stosowanych w kardiologii. Powszechnie przyjmuje się, że dawka 1 Sv (1000 mSv) wiąże się z 5% wzrostem ryzyka zgonu z powodu nowotworu złośliwego.15,16 Wynik taki uzyskano drogą ekstrapolacji liniowej zależności dla mniejszych dawek. Porównanie tej liczby z dawkami z tabeli pokazuje, że wzrost bezwzględnego ryzyka zwiększenia śmiertelności z powodu nowotworu złośliwego po jednorazowym badaniu radiologicznym jest bardzo niewielki, szczególnie w odniesieniu do ogólnego odsetka zgonów z powodu nowotworu złośliwego, wynoszącego 25%.5

Dawki promieniowania pochłaniane w trakcie badań obrazowych stosowanych w radiologii

Dobrym sposobem, aby uświadomić sobie wielkość dawek pochłanianych w trakcie badań diagnostycznych, jest porównanie ich z uśrednionym naturalnym promieniowaniem tła (3 mSv/rok) (tab.).2,6,17

Tabela. Porównanie dawek promieniowania związanych z badaniami obrazowymi z promieniowaniem tła

Badanie

Dawka promieniowania (mSv)b

Czas, w którym dojdzie do pochłonięcia ekwiwalentnej dawki promieniowania przez organizm eksponowany na promieniowanie tła

Tomografia komputerowa

Zatok

0,6

2 mies.

Głowy

2,0

8 mies.

Klatki piersiowej

7,0

2 lata

Klatki piersiowej (zatorowość płucna)

10,0

3 lata

Jama brzuszna i miednica

10,0

3 lata

Wielofazowe badanie TK jamy brzusznej i miednicy

31,0

10 lat

Zdjęcia RTG

Kończyny

0,001

<1 dzień

Klatki piersiowej

0,1

10 dni

Odcinka lędźwiowego kręgosłupa

0,7

3 mies.

Jamy brzusznej

1,2

5 mies.

Inne

Mammografia

0,7

3 mies.

Densytometria kości (DXA)a

0,001

<1 dzień

Medycyna nuklearna

Wentylacyjno-perfuzyjna scyntygrafia płuc

2,0

8 mies.

Scyntygrafia kośćca

4,2

1 rok i 4 mies.

Perfuzja mięśnia sercowego z użyciem technetu (99mTc)

12,5

4 lata

Fluoroskopia

Z doustnym podaniem barytu

1,5

6 mies.

Koronarografia

5-15

20 mies. – 5 lat

a DXA (dual-energy x-ray absorptiometry) – absorpcjometria rentgenowska dwuwiązkowa.

b Przedstawione dawki są dawkami skutecznymi, stosowanymi przez International Commission on Radiation Protection w celu oceny wpływu niewielkich dawek promieniowania jonizującego na zdrowie.5

Dawki promieniowania są czasem przedstawiane w postaci tzw. dawek wejściowych powierzchniowych. Dawki wejściowe powierzchniowe używane są przy klasycznych badaniach rentgenowskich: oszacowanie dawki w jednym punkcie wiązki pozwala na oszacowanie dawki narządowej i dawki skutecznej. W celu oceny ryzyka związanego z niskimi dawkami promieniowania jonizującego International Commission on Radiation Protection posługuje się pojęciem dawki skutecznej (effective dose).5 Nie jest ona mierzona; jest to dawka wyliczana poprzez pomnożenie dawki, jaką otrzymuje eksponowany narząd lub tkanka, przez współczynnik wagowy tkanki. Ponieważ współczynnik wagowy tkanki może się zmieniać za sprawą nowych danych oraz nieustannego analizowania istniejących, również szacowane dawki skuteczne zmieniają się co pewien czas. Należy w tym miejscu zauważyć, że dawki te szacowane są dla osób dorosłych o typowej budowie ciała, więc w niektórych przypadkach mogą różnić się znacznie z powodu niestandardowej budowy pacjenta czy typu badania obrazowego. Szacunkowe dawki skuteczne służą przede wszystkim do ogólnej oceny ryzyka związanego z promieniowaniem, nie zaś do określania dokładnej dawki promieniowania związanej z danym badaniem radiologicznym. W przypadkach poszczególnych pacjentów mogą być w dużej mierze niedokładne.

Dane przedstawione w tabeli dają podstawę do wielu ciekawych spostrzeżeń. Tomografia komputerowa oraz niektóre badania izotopowe związane są ze znacznie większymi dawkami promieniowania niż klasyczne badania radiograficzne. Dawki promieniowania pochłaniane podczas TK oraz badań izotopowych mieszczą się w zakresie, który – jak dowiedziono w bezpośrednich badaniach epidemiologicznych – wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zachorowania na nowotwory złośliwe. Należy w tym miejscu zauważyć, że wyniki ostatnio prowadzonych badań pokazują, że dawka promieniowania pochłonięta w trakcie TK może różnić się znacznie w zależności od ośrodka, w którym wykonywano badanie.2 Dawki promieniowania związane z klasycznymi badaniami radiograficznymi mieszczą się w zakresie bezpiecznym; nie ma wyników badań epidemiologicznych, które wskazywałyby, że zwiększają one ryzyko zachorowania na nowotwory złośliwe (choć jeśli hipoteza liniowa bezprogowa jest słuszna, to może istnieć bardzo niewielki wzrost tego ryzyka). Zdjęcia RTG kręgosłupa i jamy brzusznej wiążą się z pochłanianiem znacznie większych dawek promieniowania niż RTG klatki piersiowej i kończyn.

Kolejnym sposobem obrazowego przedstawienia ryzyka związanego z promieniowaniem podczas badań obrazowych jest porównanie go z ryzykiem związanym z sytuacjami, z którymi mamy do czynienia w życiu codziennym. I tak: dawki promieniowania pomiędzy 0,1-1,0 mSv zwiększają dodatkowo ryzyko zgonu w takim samym stopniu, co przelot samolotem pasażerskim na trasie długości 4500 mil [ok. 7200 km – przyp. red.], podczas gdy ryzyko wynikające z pochłonięcia dawki 1-10 mSv jest znacznie większe i można je porównać z ryzykiem związanym z przejechaniem 2000 mil [ok. 3200 km – przyp. red.] samochodem.5