核子醫學與輻射劑量評估

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1 核子醫學與輻射劑量評估馬偕紀念醫院核子醫學科技術主任杜高瑩

2 摘要核子醫學簡介體內劑量評估關鍵群體的劑量評估結論

3 核子醫學簡介

4 History 1895 : William K. Roentgen discovered X-rays. 1901~1930: intensifying screen, tomography, and the rotating anode tube. ~1970: nuclear medicine.ultrasound, CT, ~ 1980: PET, MRI, Microwave. ~future: multi-modality image system, PACS

5 Camera principle

6 X-ray basic principle

7 EM wave application list

8 What is Nuclear medicine?

9 Nuclear medicine Functional image study Emission detection Radionuclide and Pharmaceutical Short half life, low radiation

10 核醫診斷常用之同位素

11 99 Mo- 99m Tc Generator

12 放射平衡 ( 放射性母核的衰變與子核的成長 ) λ λ * 2 2 1A 2 ( λ2 λ1 ) t 1 N N 1 = λ λ 1 λ λ λ 2 1 (1 e )

13 伽傌閃爍造影機

14 Gamma Camera

15 PMT ( 光電倍增管 )

16 Gamma camera detector

17 Image application Image mathematics Background subtraction Normalization Region of interest information Curve generation Manipulation Simple calculations with value obtained from these proceeding operation

18 Nuclear medicine image - bone

19 TL201 Myocardial perfusion study

20 Myocardial function study

21 Positron Emission Tomography Nuclear medicine : radiotracer/isotope Gamma ray -> gamma camera -> radionuclide images Activity/count Emission computed tomography(ect) SPECT PET Single photon radionuclide : Tc99m, Tl201,I131,Ga67 Positron emitter: C-11, F-18,N-13,O-15 PET : measuring biochemical and physiologic function MRI: hydrogen, limited information in the evaluation of metabolic events

22 PET introduction Requirement of PET studies: Positron-emitting labeled compounds Positron camera Tracer kinetic models

23 PET 的基本原理

24 PET 常用之核種與藥物 Radiopharm aceutical Appl icatio n [ 13 N] ammonia Blood flow(cardi ology) [ 15 O] water Blood flow [ 18 F]FDG Glucose metabol ism [ 11 C] methionine Amino acid metabol ism and transport

25 18 FDG PET image

26 Bronchial Carcinoma

27 Breast Ca

28 New Medical image system 影像系統整合 SPECT-CT PET-CT PET-MRI PET-Ultrasound?

29 SPECT-CT Function image: SPECT Anatomic image : CT Fusion Image

30 Lung cancer FDG CoDe + AC Anatomical Map 62 y/o Male Functional Anatomic Map Dose: 10.5 mci 2h15 Post Injection Thickness: 8 mm Acq. Time: 40 min.

31 Ga67 chest

32 PET-CT Scanner

33 PET-CT 原理

34 PET-CT 原理

35 PET-CT Image PET Image Fusion Image CT Image

36 CONCULSION 臨床診斷方面提供直接的影像証據 2D, 3D 影像的診斷與治療結構性與功能性的影像生物研究方面生物實驗或活體實驗的結果新藥的開發研究

37 核子醫學造影檢查之劑量評估

38 前言核子醫學造影檢查是利用放射性藥物藉由靜脈注射, 腸胃道, 呼吸系統進入人體, 到達特定器官以達到診斷的目的. 正因為核子醫學造影檢查需藉由微量輻射來追蹤人體內的代謝狀況, 因此對於體內的輻射劑量究竟有多少? 是否對周遭人員有輻射曝露的疑慮? 一直以來都是各方爭論的焦點. 所以本文將就病患接受核醫骨骼造影檢查所接受的輻射劑量, 以 MIRD 方式進行評估, 並與 ICRP 推估之 X- 光攝影病患所接受之輻射劑量相對照, 期望以此數據能提供相關人員參考.

39 材料與方法體內劑量評估原理 : 評估體內劑量的方式, 一般可分為兩種方式 : (1) 傳統計算方式 (classical method) (2) 吸收劑量分率 (fraction of absorbed dose)

40 傳統計算方式傳統體內劑量計算方式, 是依尋體外劑量量測的方式, 來評估體內劑量, 如使用 TLD 直接量測, 其優點在於較精確的反映出劑量接受的大小, 對於一般工作人員, 配帶膠片配章藉以度量全身劑量及為一典型的量測方式.

41 吸收劑量分率吸收劑量分率 : 吸收劑量分率的計算方式, 是依循著 MIRD 的計算準則,MIRD 的計算是模擬人體的各項參數 ( 如組織成份, 器官大小及重量等等 ), 藉由估算的方式來計算體內的劑量大小

42 Organ Masses Used for MIRD Calculations and table Source organs Source organs Target organs

43 MIRD Dosimetry Assumption: uniform distribution First order input/output MIRD calculation: Source organ: Target organ: Cumulated activity: Dose equilibrium constant: Absorbed fraction: Organ mass: S value: Absorbed dose:

44 Synder-Fisher Phantom

45 MIRD 計算步驟一般在計算射源器官對靶器官所造成之輻射劑量的步驟有三 : 1. 計算射源器官上之輻射劑量以及其殘留時間. 2. 射源器官所釋放的輻射總量. 3. 靶器官吸收來自射源器官的輻射能量的分率.

46 S,Absorbed Dose per unit Cumulative (rad/µci*hr) for 99m Tc

47 S factors (Embryo )

48 Dose Estimates to Embryo

49 Pediatric Dose Tables

50 Bone Scan Dose in Patient (adult) Tc 99m MDP : 20mCi

51 使用 MDP 5~20 mci, 各靶器官所接受之輻射劑量 (mrad) 靶器官 Bladde r wall (2hr) Bladder wall (4.8hr) kidney Skeleton Bone marrow Liver Total body mrad/mci

52 討論 Bone Scan v.s. Diagnostic X-ray Adult Dose v.s. Pediatric Dose Embryo Dose for Bone scan Limitations of the MIRD calculation

53 Diagnostic X-ray Absorbed Dose

54 Bone Scan v.s. Diagnostic X- ray Bone Scan Absorbed Dose: 20 mci MDP Total body 130 mrad Diagnostic X-ray Absorbed Dose: Chest 0.2~43 mrad (low) Upper G.I. Series 5~1230 mrad (moderate) Abdomen 18~1400 mrad (high) Pelvis 40~1600mrad (high) Limber spine 20~2900mrad (high)

55 Adult Dose vs.. Pediatric Dose Bone scan 所使用的劑量, 一般對於小孩的劑量大多採用年齡估算的方式, 其計算公式為 pediatric dose = age age *adult dose 若以此劑量估算小孩子的劑量, 會與 MIRD 對於小孩子的參考劑量表有很大的出入, 因為以公式評估的結果會比 MIRD Pediatric Dose table 所計算的結果低, 會低估小孩子的吸收劑量, 因此對於小孩子的劑量, 我們不應使用年齡估算的方式, 較理想的方式應以體重來考量小孩的給與劑量.

56 依體重調整之劑量表, 以 70Kg 成人為標準 (20mCi)

57 劑量建議以體重為初估並依據 MIRD Pediatric Dose table 計算出之輻射劑量為限值推估的結果分述如下 : * 依據 MIRD 評估結果全身劑量新生兒的劑量, 不會超過 300mrad.( 劑量不超過 2mCi) 1 歲小孩的劑量, 不會超過 285mrad ( 劑量不超過 5mCi) 5 歲小孩的劑量, 不會超過 280mrad ( 劑量不超過 7mCi) 10 歲小孩的劑量, 不會超過 300mrad ( 劑量不超過 10mCi) 由以上的計算結果, 我們在進行小孩子骨骼造影檢查時, 在不影響造影品質的情況下, 適度減少小孩子的體內輻射劑量, 以避免不必要的輻射曝露.

58 對胎兒劑量評估懷孕的婦女是否可以進行 Bone scan 檢查? 可以由胎兒的容許劑量來看, 以一般常規之診斷劑量 20 mci, 對胎兒的劑量為 720mrad, 而母體本人之全身劑量卻為 130mrad, 雖然其劑量仍在輻射防護法規之中, 但是其劑量值僅限於胎兒體外之全身劑量, 這並未估計胎兒本身體內的劑量, 因為我們無法估計 MDP 是否會經由胎盤進入胎兒體內, 所以對於胎兒的危險度也就相對的提高, 因此對於懷孕的婦女而言, 最好是避免進行骨骼掃描.

59 以 MIRD 的方式估算體內劑量仍有其相當的限制 1. 根據 MIRD 的假設, 均勻的吸收體, 無其他代謝因素干擾, 且其器官大小為固定型式, 與一般臨床狀況有極大的出入, 所以其所計算的值的精準度有待驗證, 2.MIRD 所提出的 S table 為動物實驗模擬至人體的結果, 而且不同的人, 其 organ mass, 代謝狀況有不同的結果, 因此對於 S table 的建立, 也應是 patient By Patient. 故以 MIRD 估算僅能提供輻射劑量度量的一個參考準則. 所以, 欲評估體內劑量的大小遠比體外劑量量次測困難許多, 若要精卻計算出體內劑量, 必須仰賴更新更詳細的資料或新的量測方式. 3.MIRD 對非穿透輻射的劑量並無考慮, 因此對於非穿透輻射之體內劑量, 無法以 MIRD 計算期結果. 其四, 對於胎兒劑量計算, 並無考慮射源是否進入胎兒體內, 因此在估計胎兒劑量上實在有其困難之處.

60 結論一般人對核子醫學的認知往往是不大正確, 總認為活動射源對人員的輻射劑量影響很大, 對病人而言, 輻射在體內的量總是損害很大, 其實不然, 因為核子醫學所使用的放射性同位素, 其輻射的特性即使在人體也會逐漸消失, 以 Bone scan 檢查為例, 其輻射的量還比照一張腹部 X- 光片低, 因此, 核子醫學診斷使用的劑量是十分安全的.

61 核醫造影檢查病人對關鍵群體的輻射暴露影響

62 內容關鍵群體的定義與範圍關鍵群體劑量評估方式住院病人對關鍵群組的輻射影響建議與討論結論

63 關鍵群體的定義定義 : 指公眾中具代表性之人群, 對一已知射源或一群射源, 其曝露相當均勻, 且此群成員劑量為最高者.( 游離輻射防護安全標準第二條第十四款 )

64 關鍵群體的範圍核子醫學科放射師等後區的人員傳護送人員病房護理人員超音波技術人員

65 輻射的來源關鍵群體的輻射來源 : 受檢病人注射放射性藥劑, 由體內輻射出來的光子接觸核醫造影檢查病人的體液, 血液及尿液.

66 關鍵群體劑量評估方式評估關鍵群體的劑量通常使用的方式 : Integral dose method TLD Film Badge EPD (electric personal dosimeter) Dose-rate method Time-averaged dose-rate at different distances from the patient multiplied by the time spent by the individual at each distance. ( e.g. 0.1,0.5,1.0,2.0m) D = n i= 1 d i t i Where di is the average dose-rate measured over the exposure time ti spent at each ith position

67 熱發光劑量計 (thermoluminescence dosimeter, TLD)

68 Film badge

69 個人警報器 (electronic personal dosimeter, EPD) 可量累積劑量可示警 ( 可設定劑量率或累積劑量 ) 應經常保養定期校正有些可與電腦系統連線顯示深部等效劑量

70 人員劑量計

71 TECHNOL DOSE3

72 DOSICARD and READER

73 DOSICARD and READER

74 Integral dose method TLD: One type measured skin dose One type carried an aluminum filter for whole body dose measurement Direct measurements of the integral dose received by an individual from a single procedure have been made possible by the development of the electronic personal dosimeter (EPD).

75 核醫科各項造影檢查劑量率

76 核醫科各項造影檢查劑量率 Tc-99m 類的核醫造影檢查病人, 在不同距離所量測的劑量率

77 核醫科各項造影檢查劑量率 (I131)

78 住院病人對關鍵群體的輻射影響核子醫學科放射師影響放射師劑量的因素 Administered activity Time between injection and scan Imaging time No. of gamma camera heads Patient size Critically ill patients Patient co-operation Technologist s individual technique Variations in anatomical distribution Camera console distance Console and other local shielding

79 造影檢查病人對核醫放射師的輻射影響

80 核醫造影檢查病人對關鍵群體的輻射影響等後區的人員核醫造影檢查病人於注射藥物後, 必須等候一段時間才會進行造影檢查. 受檢病人會留置於等候區或離開核醫科. 以劑量率方式測量等候區不同位置所得到的結果如下 : 對其他病人對陪檢家屬對看護人員 0.2 usv (median), 5 usv (Maximun). 2.0 usv (median), 33 usv (Maximun) 2.3 usv (Mediam), 17 usv (Maximun)

81 住院病人對關鍵群體的輻射影響傳護送人員傳護送人員接送核醫造影檢查病人來往病房與核醫科之間. 以劑量率方式估算, 距離 0.5m, 約為 0.1mSv/month ( 假設該名傳護送人員每天接送核醫造影病人工作 8 小時計 )

82 核醫造影檢查病人對關鍵群體的輻射影響病房護理人員

83 核醫造影檢查病人對關鍵群體的輻射影響超音波技術人員超音波技術人員為病人進行檢查時, 距離比其他檢查單位的技術人員來的近. 以劑量率方式測量 : 手部最大劑量為 0.33mSv 生殖腺最大劑量為 0.06mSv

84 討論以 Bone scan 為例 Tc-99m MDP Bone scan : 20mCi (740MBq) NCRP : 7.17uSv / procedure 輻射工作人員年劑量限值 : 50 msv 50000uSv / 7.17 usv = study /12 月 =580 study/ 月 580 study / 25 日 = 23 study/ 日

85 討論傳統核醫造影檢查造成核醫放射師輻射劑量為 0.2uSv~1.7uSv, 正子電腦斷層造影檢查為 5.9uSv(whole body), 11.5uSv( two level study) 輻射劑量限值 50 msv/year 50000uSv / 1.7 usv = study 50000uSv / 11.5uSv = study

86 討論對其他病人 0.2 usv (median), 5 usv (Maximun). 對陪檢家屬 2.0 usv (median), 33 usv (Maximun) 對看護人員 2.3 usv (Mediam), 17 usv (Maximun) 一般人的劑量限值為 1mSV / year 1000uSv / 5 usv = uSv / 33 usv = uSv / 17 usv = 58.8

87 討論病房護理人員照護 Bone scan 病人 ( 以工作 8 小時 ) 2 usv ( 行動自如 ) (500) 4 usv ( 需協助行動 ) (250) 26 usv ( 輪椅 ) (38.4) 51 usv ( 臥床, 部份需協助 ) (19.6) 114 usv ( 臥床, 無法自己行動 ) (8.77)

88 結論核子醫學造影檢查注射放射性藥劑是低輻射劑量, 且會隨時間衰減. 注射藥劑的病人, 對周遭的人是有輻射劑量的顧慮. 由劑量量測的結果, 似乎影響不是太大. 多喝水可以減少病人輻射劑量, 進而對關鍵群體的影響也會減少.

10 20 positron emission tomography, PET computed tomography, CT X -60X XX

54 20037367 10 20 positron emission tomography, PET computed tomography, CT X -60X XX 20037367 55 1030 1 123 12.312.3-18109 149 56 20037367 -192-192 -60-238 -14-14 -14 PETCT -18-18 F-18FDG 57 20037367