電離輻射醫學運用狀況分析范文

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醫用輻射概述

X射線于1895年11月被發現后數月就首先在醫學上開始應用[1],這開創了揭示人活體內部結構之先河。正如《簡明不列顛百科全書》所記載:“這一發現宣布了現代物理學時代的到來,使醫學發生了革命?！?0世紀初產生了放射學這門新學科。隨后放射學進一步發展形成X射線診斷學和放射治療學。一個世紀多來,X射線診斷學廣為普及,始終占醫用輻射的最大份額,亦仍然稱為放射學。隨著良性疾病的放射治療逐漸被淘汰,放射治療主要用于惡性腫瘤治療。這門致力于腫瘤放射治療的分支學科現稱為放射腫瘤學[2]。輻射源至患者皮膚間距離大于半米的各種體外輻射束放射治療稱遠距離放療;而用一個或多個密封放射源引入患者腔內、組織間隙或淺表部位的放射治療稱近距離治療。

加速器的問世引發出制備人工放射性核素,同時放射性核素示蹤技術用到了人體臟器顯像及功能測定等方面[3],于是核技術與醫學相結合產生了核醫學。核醫學包括基礎(實驗)核醫學和臨床核醫學。臨床核醫學既有各種核素顯像與功能測定的診斷檢查,又有以不斷發展的放射性藥物治療為主的核醫學治療(見圖1)。20世紀70年代以來,計算機技術迅速發展并滲透到醫學領域。X射線CT的成功發明推動放射學獲得突破性進展,開辟了醫學影像的數字化時代。

并且X-CT不斷更新換代和迅速普及,其應用占醫療照射的比重持續上升,因而成為醫療照射防護中頗受關注的熱點。此外,如圖1所歸納,傳統的與數字化的X射線透射型成像,加上臨床核醫學中發射型計算機斷層掃描顯像(SPECT和PET),以及非電離輻射的核磁共振成像(MRI)、超聲成像(實時灰階B超和彩色多普勒成像)等各種醫學成像技術彼此互補,又相互交融形成可充分發揮綜合診斷優勢的大影像醫學。當代醫學影像已從形態學向組織學和細胞學水平發展。這不僅顯著提高診斷質量,而且從根本上改變了醫學圖像的采集、顯示、存儲、傳輸與處理方法,并且可通過網絡實現遠程放射學和遠程醫學。

如今圖像存儲與傳輸系統(PACS,見圖1)已投入使用并不斷完善[4]。影像醫學的發展改變了放射診斷醫療照射的結構。聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)在統計放射學數據時,也收列MRI設備數及其應用頻率等[5]。近代放射學不僅在疾病診斷上顯現出特有優勢,而且隨著生物醫學和材料科學等相關科學技術的發展,已經跨越診斷范疇延伸為介入治療。新興的介入放射學以影像診斷為基礎,主要利用經血管或非經血管穿刺及導管介入技術,在影像監視下對一些疾病施行治療,或者采集活體標本明確診斷。鑒于其特殊性,介入放射學的防護也成為醫用輻射防護的又一個熱點課題。電離輻射技術在醫學上的廣泛應用是20世紀引人注目的杰出成就。如圖1所示,從醫用輻射三大分支學科的蓬勃發展到影像醫學的形成,以及介入放射學的崛起,無疑為人類防病治病帶來了巨大利益。

與此同時也提出了日益突出的醫用輻射防護課題。醫用輻射防護已成為輻射防護領域影響面最廣的重點之一。為此,放射衛生人員必須深入實際,了解并盡可能熟悉各種醫用輻射,掌握其發展趨勢,致力于趨利避害,搞好醫用輻射防護,促進醫用輻射技術更好地發展并更好造福于人類。分析評價模式放射學、臨床核醫學和放射腫瘤學的基本狀況(單位、人員、主要設備等),是反映醫用輻射發展動態和分析評價其應用與醫療照射水平的基礎。為了便于不同地區的相互比較,除了統計絕對數外,往往還統計以各地區人口數平均的相對擁有量。世界衛生組織(WHO)在20世紀80年代初估計,放射學經費占整個衛生保健事業費的6%~10%[6]?，F在可能要占更大比重了。

因為近一二十年來,醫用輻射設備的更新換代速度很快,放射學、核醫學和放射腫瘤學的投入相當可觀。例如高性能的電子束CT售價將近3百萬美元,全套正電子發射計算機斷層掃描顯像裝置(PET)可達5百萬美元。顯然醫用輻射事業的發展既是反映一個地區乃至一個國家的醫療保健水平,更是依賴于該國家或地區的經濟基礎。為了分析比較全世界不同國家或地區的醫療照射水平,WHO和UNSCEAR一直在尋求合適的分析評價模式。WHO出于分析的目的,將不同國家分為4類:欠發達國家(leastdevelopedcoun-tries),發展中國家(developingcountries),轉型期經濟(economiesintransition),發達的市場經濟(developedmarketeconomies)[7]。而UNSCEAR在其1988、1993和2000年報告書中,為了從可得到的有限資料外推至全世界各種醫療照射水平,選取每單位人群的醫生擁有量為特征參數,把不同國家或地區劃分為4類醫療保健水平:凡每1千人口至少有1名醫生的為Ⅰ類;每1千至3千人口有1名醫生的為Ⅱ類;每3千至1萬人口有1名醫生的為Ⅲ類;超過1萬人口才有1名醫生的為Ⅳ類[5,8,9]。這是UNSCEAR根據多年來收集分析世界各國各地區醫療照射資料的經驗得出的。為便于比較,UNSCEAR采用每千人口診治人次數來表征各種醫療照射應用水平,而這種應用頻率與單位人群中醫生擁有量之間有相互關系。同時,單位人群中醫生擁有量通常又是在大范圍統計中可以得到的。UNSCEAR在采用這種方法時明確強調,將各國分為4類只是提供評價醫療照射的模式,并不表示對醫療保健質量的任何判斷。

此外,各國各地區對“醫生”的定義也有一定差異,導致醫生數量存在不確定性。并且以全國數據的平均數為基礎來劃分,可能掩蓋一個國家內部地區間的重大差異,尤其是大的國家更明顯。因此UNSCEAR在采用這種分析評價模式時,還結合具體情況對少數國家的分類進行了個別調整[5]。UNSCEAR采用近十多年形成的分析評價模式,在現有條件下處理了各國各地區不同時期有關醫療照射數據的相互比較和概括評價,外推出全世界醫學放射學實踐的水平,并對分析評價發展趨勢做出貢獻。在借鑒其評價方法時,應了解其局限性。同時在引用和比較UNSCEAR報告書中有關醫療照射的頻率與劑量水平數據時,必須了解這些背景。表1列出1998年我國大陸31個省、自治區、直轄市反映醫療保健水平的有關參數。順便將香港與澳門特別行政區以及臺灣省數據列于表2。我國是最大的發展中國家,但醫療衛生事業發展較快,1949年平均每千人口擁有的醫院床位僅0·15張,醫生0·67人;而不斷進步至1965年以后,平均每千人口擁有的醫院(含衛生院等)病床數和醫生數均突破1以上;1985年達平均每千人口醫生1·36人,1990年以來又從每千人口1·56人增加至1998年的1·65人[10]。由表1可見,不僅全國平均數,而且31個省、自治區、直轄市各自轄區內平均每千人口擁有醫生數都超過1人。尤其北京、上海、天津三市的醫療條件更優越。

當然明顯存在著城鄉差別。例如河北省1998年每千人口醫生1·59人,而省會石家莊市達6·06人,是全省平均數3·8倍多。又如天津市,每千人口醫生數市區(不含郊縣)高出全市平均數近三成[10]。因此在分析評價醫用輻射發展動態和醫療照射水平時應注意到與此相關的問題,并多做綜合分析。如果按每千人口醫生擁有量,我國屬UN-SCEAR劃分的Ⅰ類醫療保健水平國家;由于我國人口多,雖然醫用輻射設備絕對數相當可觀,但單位人群平均擁有量不高,相應全國平均的醫療照射應用頻率水平也不高。因此UNSCEAR將我國劃為Ⅱ類醫療保健水平統計。截至1998年,我國31個省、自治區、直轄市合計共有6·7萬多家各級醫院(含衛生院,其中縣及縣以上醫院1·5萬多家),各類衛生機構31·4萬多個,各類衛生技術人員442·4萬多人[11]。其中從事放射學、介入放射學、臨床核醫學和放射腫瘤學的各級醫療機構呈不斷增長趨勢;各種醫用輻射設備的配置不斷增加;尤其X射線診斷已經普及到衛生院一級,所以很值得認真關注和掌握其發展動態。

放射學發展現狀

X射線診斷在我國的臨床應用興起于20世紀10~20年代,50~60年代我國放射學迅速發展,而70~80年代以來出現質量上的飛躍。近一二十年來,綜合應用多種成像技術的影像醫學、介入放射學以及遠程放射學等均以方興未艾之勢蓬勃發展[4]。與放射學事業發展相適應,X射線診斷設備的研制生產水平不斷提高,產品系列化已有相當規模,并向國際化水平邁進[12]。我國放射學設備研制生產直至廣泛應用均有很大飛躍。據1999年全國性調查,31個省、自治區、直轄市從事X射線診斷(含介入放射學)的單位、醫學放射工作人員和主要放射學設備數見表3。為節省篇幅,地區分布簡化為按華北(北京、天津、河北、山西、內蒙古)、東北(遼寧、吉林、黑龍江)、華東(上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東)、中南(河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南)、西南(重慶、四川、貴州、云南、西藏)和西北(陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆)等6大區統計分析。則列出每百萬人口的單位、工作人員和主要設備數以便于比較。鑒于X射線診斷設備,從傳統的到數字化的,品種繁多。

調查中劃出X射線CT和牙科X射線機、乳腺攝影X射線機、有X射線的體外碎石機等三種專用X射線機單獨統計,其他各類X射線機則按通常習慣以毫安容量分檔統計。由表3可見,我國31個省、自治區、直轄市現有約4·2萬家各級醫療機構開展放射學服務,醫學放射學工作人員逾12·6萬人,各種X射線診斷設備約6·6萬臺。還有其他影像檢查設備MRI(磁共振)443臺。就從事放射學工作單位、工作人員和主要放射學設備的絕對數而言,華東區擁有量最多,但華東區在6大區中人口也最多。由表4可見,華北、東北、華東三大區按人口平均擁有量均高于其他三大區。按人口平均擁有量,西南和中南區都在全國平均水平以下。

在X射線診斷設備中,近些年X-CT和600mA以上X射線診斷機迅速增加,X-CT絕對數已經居世界各國第3位,但X-CT在所有X射線診斷設備中僅占5·6%;而200mAX射線診斷機占32·5%多。同過去相比,牙科X射線機和乳腺攝影X射線機有明顯增加,但在所有設備中的比重仍較低(僅占3·7%和1·1%多)。而國外這兩類專用X射線機相當普及。例如牙科X射線機超過1萬臺的國家有巴西(7·5萬臺)、德國(7·4萬臺)、日本(5·7萬臺)、加拿大、法國、英國、瑞典、土耳其等。這些國家牙科專用機比其他X射線診斷機多,瑞典高達9·6倍,加拿大達3·8倍。乳腺攝影X射線機美國逾1萬臺,德國3·5千多臺,法國2·4千臺,均超過X-CT數倍[5]。因此,當UNSCEAR按其分析評價模式外推世界平均水平時,出現牙科X射線機相對量最大,乳腺X射線機比X-CT多。表5比較我國與世界平均的每百萬人口各類X射線診斷機擁有量。UN-SCEAR外推4類醫療保健水平國家和世界平均水平的歸一化數據是1991年至1996年的平均數[5]。

已述及UNSCEAR外推數據的局限性,這個相對比較僅概括反映各類設備所占比重的趨勢。我國人口眾多,31省份的按人口平均水平同樣也掩蓋了不同地區的顯著差異。臨床核醫學發展現狀自從1896年貝可勒爾發現鈾的放射性和1898年居里夫婦發現鐳以來,可視為核醫學史上里程碑的重要進展有:20世紀20年代生物學中應用放射性核素示蹤方法,1925年用于實現測定人體的血流速度;30年代研制成功回旋加速器,并用于制造人工放射性核素;40年代建成核反應堆,放射性核素制劑在臨床與科研中使用;50年代先后研制出掃描機和γ照相機;60年代99mTc發生器和99mTc標記顯像劑陸續用于臨床核醫學;70年代電子計算機的應用把核醫學推進到定量與動態核醫學的新階段;發射型計算機斷層顯像裝置(SPECT和PET)先后問世,并在80年代后迅速發展[13];90年代分子核醫學崛起[14]。我國核醫學開創于20世紀50年代后期。80年代開始引進SPECT,增加速度頗快,僅1991年至1993年就又新添84臺SPECT。90年代以來,被譽為可進行活體生化顯像的PET已裝備了13臺。據1999年全國性調查,我國31個省、自治區、直轄市設置有臨床核醫學科的醫院862家;臨床核醫學工作人員逾5·6千人;主要的核醫學診斷設備1330臺。

臨床核醫學單位、工作人員和主要診斷設備按6大區的分布。表7列出按每百萬人口歸一的單位、工作人員和主要診斷設備數。由表7可見,6大區平均水平以包括首都在內的華北地區條件最好,其次是東北、華東地區,平均水平西南地區條件相對較差。

我國臨床核醫學主要診斷設備數量還遠不如發達國家多。UNSCEAR外推1991~1996年平均每百萬人口設備擁有量,對γ照相機,Ⅰ類醫療保健水平為7·2臺,Ⅱ類為0·3臺,Ⅲ類0·1臺,Ⅳ類0·03臺,世界平均水平2·1臺;而我國僅0·08臺。對尖端設備PET,Ⅰ類0·2臺,Ⅱ類0·002臺,Ⅲ類、Ⅳ類沒有,世界平均水平0·05臺;而我國僅0·01臺。但近一二十年來,我國臨床核醫學診斷與治療(包括放射性藥物研制等)工作質量有較大提高。放射腫瘤學發展現狀中華醫學會放射腫瘤學會于1986年成立后,先后于1986、1994和1997年三次進行我國放射治療單位、人員和設備等基本狀況調查,這三次調查是按?？茖W會系統進行的[15]。1999年,我們通過放射衛生監督管理系統進行現狀調查的主要結果列于表8,同樣按6大區給出分布情況。表9是折算為每百萬人口的擁有量。

我國31個省、自治區、直轄市已有795家醫院能施行放射治療,放療工作人員逾1·1萬人,各種主要放射治療設備1670臺。按6大區分布,華北5省、自治區、直轄市平均每百萬人口擁有量較高,華東、東北、中南稍遜,而西南、西北低于全國平均水平。表10比較迄今我國四次調查的主要結果,反映近十幾年我國放射腫瘤學事業不斷發展的概貌。作為腫瘤治療的重要手段之一,放療的發展必須盡可能與實際需要相適應。據估計,我國每年腫瘤新發病人數約150萬[15],加上原有的腫瘤患者,顯然對放射治療需求量很大。我國惡性腫瘤已上升為居民死因的第二位,據調查預測,20世紀末的年惡性腫瘤死亡人數約為140萬人[16]。雖然前三次調查[15]與本次調查方法不盡相同,但完全可看出發展趨勢(見表10)。隨著我國國民經濟不斷發展,放射腫瘤學事業的進步是醫療衛生事業發展的縮影。由表10可見,1999年可開展放射治療服務的醫院是1986年的3倍多;主要放療設備中,醫用加速器增長最快,十幾年凈增約5倍;隨著計算機技術和高比活度放射源生產水平的提高,近距離后裝機重新贏得青睞,增加了將近4倍。新崛起的立體定向放療技術近些年迅速發展,其設備增長速率居世界各國之首[5]。

X射線治療機是放療設備中逐漸要退出歷史舞臺的,一般呈下降趨勢。表10反映我國主要放療設備的增長日趨合理。而且可喜的是,國產設備市場占有率近幾年來不斷上升。據報道,70%的低能加速器,90%的后裝治療機,80%的鈷治療機,50%的γ-刀和X-刀,70%的放射治療模擬機均是國產的[17]。表11比較我國1999年主要放療設備調查結果按每百萬人口歸一與UNSCEAR外推1991至1996年相應世界平均水平。由表11可見,雖然我國近幾年放療設備增長很快,但人均擁有量仍不高,相當于UNSCEAR評估模式的Ⅱ類醫療保健水平。我國目前遠距離放療設備每百萬人口擁有量與東亞、中美地區平均水平相當,好于東南亞、印度次大陸、東歐和非洲地區,但遠不如西歐和北美地區[18]。在我國放射腫瘤學發展現狀中,放療單位設置的合理布局、增加配套放療輔助設備以及放療工作人員的隊伍建設等是必須重點加強的。

所有的醫用輻射都必須在滿足診斷或治療需要的同時,搞好醫用輻射防護[19],加強質量保證工作。放射治療更依賴配套設備和高素質工作人員來施行,才能實現凡需要放射治療者,不僅應對癥采用合適的放射治療,而且必須力求施以最佳質量的放射治療,從而不斷追求高精度、高療效和低副作用[20]。放射治療模擬機、放射治療計劃系統(TPS)、劑量儀、測量用水箱、各種固定架、各種擋塊模具等放射治療的輔助設備、定位設備、模室設備和劑量監測設備與主要放療設備同等重要,都是保證放射治療質量的必要條件[21]。主要放療設備中遠距離與近距離放療設備也是要互相匹配的。

此次進一步開展“九五”期間放射治療醫療照射水平調查的17個省、自治區、直轄市中,合計有放療單位576家,占全國總數近73%。這576家醫院中,已裝備醫用加速器287臺(占全國總數68%),鈷或銫治療機413臺(占全國總數75%),X射線治療機159臺(占77%),γ-刀和X-刀66臺(占59%),近距離后裝機274臺(占72%);同時還裝備了放療模擬機332臺,放療計劃系統164臺,劑量儀342臺。同過去比,輔助設備有較大增長,但還很不夠[15],尤其省級以下醫院更必須大力加強各種有關配套放療設備的配置。

放療工作人員的隊伍建設是放療質量保證的又一個關鍵問題。尤其調強適形放射治療等新技術的推廣和放療新設備、新方法的應用,對各類放療工作人員提出了更高的素質要求。同時還要有不同專業的合理結構。據報道,美國1990年放療醫師約2·4千人;而醫學物理師和劑量計算師各有1·1千人,二者之和與放療醫師差不多。還有將近5·4千人的放療技師,達到每臺治療機有2·23名技師[22]。我國放療單位中,普遍缺少醫學物理人員和工程技術人員。特別是放療醫師與物理人員之比達8·1∶1[15],這方面與發達國家的差距較大,必須引起足夠重視而采取相應的有效措施解決。