PET/CT 和斷層掃描在癌症診斷中的安全性：如何計算輻射劑量並降低風險

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現代醫學界正在通過從根本上改變疾病的技術來挑戰極限，尤其是 癌症診斷過程 。這項進步的頂峰是 正電子發射斷層掃描/電腦斷層掃描 （PET/CT） 掃描 ，它將細胞層面的功能資訊與解剖細節相結合。

這種強大的 癌症診斷 工具為醫生提供了重要信息，顯示腫瘤的位置及其活躍程度。然而，這個過程不可避免地會帶來輻射暴露。將這種看不見的風險轉化為具體數據是科學家最重要的道德責任之一。

這項責任需要使用複雜的 PET/CT 高效劑量計算 方法精確測量患者所暴露的輻射。

研究重點： 這項綜合分析基於對耶迪特佩大學核醫學系 305 名腫瘤患者數據進行的科學研究結果。目的是揭示使用的不同軟件對劑量預測的關鍵影響。

癌症診斷的重要工具：什麼是 PET/CT？

當患者來醫院進行 癌症診斷 或治療隨訪時，醫生不僅想知道腫瘤的大小，還想知道腫瘤的“活躍度”。這就是 PET/CT 發揮作用的地方。此掃描將兩種不同的成像模式組合成一個高分辨率圖像：

• PET（正電子發射斷層掃描）：提供功能資訊 。
  • 由於將 放射性藥物 注射到患者體內，可以監測身體的代謝活動。
  • 像 18F-FDG 這樣的示踪劑可以追蹤消耗大量糖分的 癌 細胞，顯示腫瘤作為亮點生長的速度。
• CT（電腦斷層掃描）：提供解剖資訊 。
  • CT，也稱為斷層掃描，使用 X 射線創建器官、骨骼和組織的詳細結構圖。

結合這兩張圖像為醫生提供了一張全面的地圖，顯示 癌變 區域的確切位置（斷層掃描）和細胞活動（PET）。

輻射安全的中心概念：為什麼要測量有效劑量？

由於醫療診斷程序增加了個人的總輻射暴露量，因此 輻射安全 問題已成為 PET/CT 應用的核心。 有效劑量 是這種風險的測量單位。

有效劑量的作用不僅僅是測量進入體內的輻射能量：

1. 它考慮了輻射的類型：它分別計算放射性藥物的內部輻射和斷層掃描的外部 X 射線輻射。
2. 計算器官敏感性： 它決定了輻射對每個器官造成生物損傷和 癌症 的風險。

這種風險是根據國際輻射防護委員會 （ICRP） 確定的 組織重量係數 計算的。例如，骨髓或肺等組織具有較高的重量係數，因為與其他組織相比，它們患 癌症 的風險更高。

基本計算公式： 這項科學研究收集了 PET 和 CT 劑量來計算總有效劑量：EDTtotal=EDPET+EDCT

繪製內部輻射圖：關鍵器官劑量

一旦放射性藥物被注射到患者體內，它就會開始穿越身體的旅程。接下來是生物動力學模型，它顯示該物質在哪些器官中積累。該研究比較了關鍵器官中兩種主要癌症診斷示踪劑的劑量：

• 18F-FDG（葡萄糖示蹤劑）：
  • 它針對身體高能量消耗（代謝活躍）的組織。
  • 接受最高劑量的器官： 心壁和膀胱壁。（例如：女性心壁 0.067 mGy/MBq）
• 68Ga-PSMA（前列腺癌示踪劑）：
  • 它旨在針對前列腺 癌診斷 細胞，基本上通過腎臟排出體外。
  • 最關鍵的器官： 腎。它接受的吸收劑量最高（0.184 mGy/MBq）。

這些詳細的數據表明，每種藥物對不同器官構成不同的風險，以及 有效劑量計算 過程的藥物特異性。

虛擬人模型：OLINDA 和 IDAC 軟體之間的差異

需要使用 MIRD 方法的專用軟體來準確計算輻射劑量。這些軟體使用虛擬人體模型（也稱為 幻影 ）來計算輻射從一個器官到另一個器官的轉移。

什麼是體素幻影？ 它的名字來源於“voxel”，意思是“體積像素”。與舊的簡化模型相比，這些 3D 模型在解剖學上更準確地表示器官的形狀和位置。這種現代方法使計算更加現實。

計算戰場：劑量估計的顯著差異

不幸的是，預測患者輻射風險的軟件並不總是給出相同的結果。該研究最重要的科學發現是，根據所使用的計算機程序及其所依據的科學參考文獻 （ICRP），有效劑量計算結果存在統計學上的顯著差異 （P<0.001）。這些差異表明，舊的預測方法並不能準確反映當前的風險水平。

18F-FDG 方案的 PET 有效劑量：9.96 mSv 還是 6.28 mSv？

在使用廣泛使用的 癌症診斷 追蹤器 18F-FDG 進行掃描時， PET 有效劑量計算 結果之間的差異確實非常顯著：

• 傳統方法 （OLINDA/EXM – ICRP 60）：使用數學模型（簡化的虛擬人體模型），該軟體給出了最高的估計值，計算出劑量為 9.96 mSv。
• 目前的方法（IDAC 劑量 2.1 – ICRP 103）： 目前的這款軟體使用逼真的體素模型（3D 虛擬人體模型），估計劑量為 6.28 毫西弗 ， 並給出了最低和最準確的值 。

為什麼會有很大的差異？

最高估計值和最低估計值之間 3.68 毫西弗 的關鍵差異不是由於錯誤，而是由於科學的進步。新軟體使用兩個關鍵更新：

• 組織重量因子：ICRP 103 更新的組織重量因子更真實地評估器官受到輻射的風險。
• 體素幻影幾何：體素幻影幾何基於真實患者的斷層掃描數據，可以更精確地計算能量轉移。

關鍵要點：這具體證明，較舊的軟體往往會高估患者在相同量輻射下的癌症風險。

68Ga-PSMA 方案的 PET 有效劑量比較

這種顯著的下降趨勢在用於前列腺 癌診斷 的示踪劑 68Ga-PSMA 方案中持續存在：

• 最高估計值 （OLINDA/EXM – ICRP 60）：計算為 3.65 mSv。
• 最低估計值（IDAC-劑量 2.1 – ICRP 103）：提供最新和最低的估計值，為 1.83±0.27 mSv 。

這些發現證明，有效劑量計算的結果因潛在的生物動力學模型（放射性藥物在體內的分佈）、幻影類型（虛擬人體模型）以及所用軟件中 ICRP 參考的及時性而有很大差異。基於兩種方案中的舊模型，OLINDA/EXM 始終產生最高劑量估計值。

主要安全重點：斷層掃描 （CT） 和風險緩解

就 癌症診斷中的輻射安全性而言，該研究最重要的發現可能是，暴露給患者的大部分輻射總量來自 斷層掃描 （CT） 部分。

要點： 在 68Ga-PSMA 掃描中， 幾乎所有 （92%） 總劑量都來自斷層掃描 （CT） 掃描。 這表明 輻射安全 策略應主要側重於優化 CT 方案。

受 CT 暴露影響最嚴重的器官（順序）：

• 肺
• 胃
• 冒號
• 紅骨髓
• 地腺

臨床安全原則： 臨床醫生應始終應用 ALARA（盡可能低至合理可實現） 原則來減少輻射暴露。這需要使用低劑量 CT 技術。

結論：科學效率與道德責任

這項研究證明， PET/CT 應用中使用的 有效劑量計算 工具在準確預測患者在 癌症診斷 過程中所面臨的風險的能力存在差異。

• 最新的軟體 IDAC-Dose 2.1 提供最低和最真實的 PET 有效劑量估計。
• 事實上，總輻射劑量的大部分來自 斷層掃描 （CT） 組件，這一事實證實了 CT 方案的持續優化是 輻射安全 方面最關鍵的一步。

「PET/CT有效劑量計算」不僅是一個複雜的科學價值，更是現代醫學癌症 診斷 過程中對患者安全的承諾。

那麼，您認為人工智慧和機器學習是否能夠將未來的 高效劑量計算 系統帶到一個程度，以便它們可以使用特定於每個患者獨特生物學的個人化 生物動力學模型 進行 100% 準確的劑量預測 ？這一科學和道德之旅將是技術與人類健康相結合的探索的下一個激動人心的階段。