Оценка радиационно-гигиенической обстановки в лечебно-профилактических учреждениях Российской Федерации проводится по данным индивидуального дозиметрического контроля (ИДК). В Новосибирской области два центра ИДК, в областной клинической больнице и ФГУП «Новосибирский специализированный комбинат радиационной безопасности «Радон». Названные центры обслуживают 277 медицинских учреждений, в которых работают более 1077 человек, в т.ч. 800 человек (персонал группы «А») и 276 человек (персонал группы «Б»). В структуре облучения населения от различных источников ионизирующей радиации медицинское занимает 2-е место (24,83%). Эффективные дозы облучения персонала представлены в таблице 1, из которой видно, что эффективные дозы облучения персонала Новосибирской области более чем в два раза ниже средне российских показателей.

Таблица 1
Эффективные дозы облучения персонала группы «А» в Новосибирской области в 2002-2006 годы, мЗв/год

С целью снижения эффективной дозы медицинского облучения в 2006 году по национальной программе было установлено 40 цифровых рентгеновских аппаратов в городе Новосибирске и 35 в области. Данные таблицы 2 характеризуют лучевую нагрузку пациентов при проведении различных рентгенодиагностических процедур.

Таблица 2
Эффективные дозы облучения на 1 жителя (мЗв/чел) в 2005 году

Эффективные дозы облучения на 1 жителя Новосибирской области при назначении флюорографии (ФРГ), рентгенографии (РГ), рентгеноскопии (РСК) и компьютерной томографии (КТГ) составляли в 2005 году соответственно 0,38; 0,37; 0,15; 0,02 мЗв/чел и были выше средне российских показателей, за исключением КТГ. В Новосибирской области и в Российской Федерации суммарные средние эффективные дозы облучения равны 0,93 мЗв/чел и 0,92 мЗв/чел т.е., доза облучения приближается к нормативному показателю для населения – 1,0 мЗв/год согласно НРБ-99. В Новосибирской области и в Российской Федерации в 2005 году проведено 4.110.000 и 199.664.000 рентгенологических процедур соответственно. По Российской Федерации радиационный риск составит 199664000 х 0,92 мЗв/чел : 1000 х 0,073 случая чел.-Зв = 13409 случаев стохастических эффектов.

Таким образом, тенденция к увеличению числа рентгенологических исследований в России приводит к накоплению эффективной дозы облучения у человека и повышению риска стохастических эффектов (онкологические новообразования, лейкемии и врожденные пороки развития).

Поэтому снижение эффективной дозы облучения пациентов, особенно при массовых флюорографических обследованиях населения имеет огромное значение. Одним из способов снижения дозы облучения является применение цифровых методов регистрации рентгеновских изображений.

Преимущество цифровых методов по отношению к пленочным состоит в том, что детекторы цифровых приемников превосходят пленочные по чувствительности. Кроме того, электрический сигнал цифрового детектора линейно возрастает с увеличением потока рентгеновских квантов.

В противоположность этому, процесс почернения фотопленки при облучении имеет более сложную зависимость. Почернение пленки не происходит вплоть до определенной дозы (область недодержек), затем почернение возрастает линейно дозе, после чего почернение пленки перестает зависеть от дозы (область передержек).

Нами было показано, что сканирующий рентгеновский аппарат КАРС работает при таких экспозиционных дозах в режиме «среднего пациента», которые не достаточны для почернения пленки.

Для рентгеновского пленочного снимка рабочим является линейный участок почернения. Динамический диапазон рентгеновской пленки можно определить как количество различимых градаций «серого цвета» на этом участке. Он составляет всего лишь 1 : 40. То есть контрастная чувствительность пленки в линейном рабочем диапазоне не превышает 2,5 %.

Это легко рассчитать из следующих соображений.
В соответствии с [6] на пленке глазом можно различить лишь 10% изменения интенсивности света. В логарифмической шкале эта величина соответствует величине 0,046.

Для рентгенографических исследований принято считать рабочей плотность почернения пленки в интервале 0.25…2.0 [6], следовательно максимальное количество различимых градаций серого равно 38.

Количество градаций «серого цвета» в цифровом детекторе определяется двумя величинами:
1. Разрядностью (точностью) аналого-цифрового преобразователя (АЦП) электронного тракта приемника, которая в соответствии с мировыми стандартами для цифровых рентгеновских изображений составляет 16 бит = 2 байта = 65536.
2. Квантовым шумом рентгеновских фотонов.

Для максимизации динамического диапазона следует выбирать усиление аналого-цифрового тракта так, чтобы один «усредненный» рентгеновский квант соответствовал одному разряду преобразования. При этом условии, а также, если квантовая чувствительность детектора близка к 100%, детектор регистрирует каждый квант рентгеновского излучения, не теряя разрядности преобразования. В этом случае статистический (квантовый шум), подчиняясь распределению Пуассона, равен корню квадратному из 65536, а контрастная чувствительность при предельной квантовой чувствительности может достигнуть (256 : 65536) х 100% = 0,4%, что превосходит возможности рентгеновской пленки (2,5%).

Качество снимка определяется двумя параметрами, а именно: пространственным разрешением и контрастной чувствительностью. Врач, описывающий снимок, должен быть уверенным в том, что качество снимка настолько высоко, что возможно выявление болезни даже на ранней стадии образования. В медицинской практике врачи в основном имеют дело с рентгеновской пленкой, имеющей пространственное разрешение – 5 пар линий на мм, контрастную чувствительность 10%. С помощью цифровых методов регистрации можно получать более контрастные изображения и идентифицировать заболевания на ранней стадии развития, при этом пространственное разрешение легко достигается выбором размера элементарной ячейки детектора.

Заметим, что снижение требований к одному из параметров приводит к снижению дозовой нагрузки. Так, например, при исследовании мягких тканей важным параметром является контрастная чувствительность. При этом могут быть снижены требования к геометрическому разрешению, но незначительно, так как по резкости границы теней и структуре в очаге можно судить о характере и виде заболевания. Принято, что для флюорографического обследования допускается снижение геометрического разрешения до 2,5 пар линий на мм. Для достижения максимальной контрастной чувствительности очень важны мягкие режимы съемок (50–80 кВ).

При диагностике костной структуры наиболее важным параметром является геометрическое разрешение (не хуже 5 пар линий на мм), при этом могут быть снижены требования к контрастной чувствительности. Поэтому применяются жесткие режимы съемок (80–120 кВ).

Пространственное разрешение рентгеновской пленки определяется толщиной усиливающего экрана (200 мкм), в котором происходит преобразование рентгеновского кванта в оптические и составляет 5 пар линий/мм.

Геометрическое разрешение цифрового детектора определяется размером элементарной ячейки (пикселя). Например, размер пикселя в детекторе ЛДР-4000 производства ООО предприятие «МЕДТЕХ», равен 100х100 мкм, при этом геометрическое разрешение составляет 5 пар линий/мм. Таким образом, в настоящее время цифровые детекторы ООО предприятия «Медтех» по пространственному разрешению соответствуют параметрам рентгеновской пленки (5 пар линий на мм) и превосходят последнюю по квантовой и контрастной чувствительности (динамическому диапазону), что позволяет диагностировать одновременно и костную структуру объектов и низкоконтрастные образования в мягких тканях на ранних стадиях заболеваний. При этом доза на снимок снижается в несколько раз.

По величине рассеянного излучения сканирующие системы находятся, в лучшем положении по отношению к матричным. Так как облучается не все тело пациента сразу, а только узкая полоска, уровень рассеянного излучения снижается в сотни раз. При использовании приемников изображения матричного типа из-за рассеянного излучения, исходящего от объектов крупного размера (грудная клетка, поясничный отдел позвоночника, область таза), значительно ухудшается контрастная чувствительность и пропадает разрешающая способность (менее 1 пары линий на мм).
В таблице 3 приведены размеры цифровых файлов для различных видов исследований

Таблица 3
Размеры цифровых файлов для различных видов исследований

Как видно из таблицы 3 объемы файлов настолько велики, что только современная компьютерная техника позволяет врачу их обрабатывать. Чем меньше размер цифрового файла, тем ниже качество снимка.

Основные требования к файлам медицинских изображений содержатся в формате DICOM-3.0. Использование международного медицинского формата позволяет беспрепятственно производить обмен рентгеновскими изображениями между медиками, использующими различные программные продукты для описания снимков.

Основные недостатки цифровых рентгеновских аппаратов с матричными детекторами:
1. Низкая квантовая чувствительность.
Оптический объектив, передающий изображение с люминофора на кремниевую матрицу, ограничен по светосиле (диаметру линзы). Кроме того, светосила объектива обратно пропорциональна разрешающей способности. Повышая чувствительность, теряем пространственное разрешение и наоборот. При низкой чувствительности матричного приемника врачи вынуждены увеличивать дозу на снимок, повышением напряжения на трубке более 100 кВ. Увеличение напряжения на трубке выше рекомендованных 70 кВ приводит к снижению диагностической ценности рентгеновского снимка органов грудной клетки при повышенной дозе облучения пациентов.
2. Имеется неравномерность пространственного разрешения по полю снимка. За пространственное разрешение приемника следует принимать пространственное разрешение не в центре изображения, где помещается позвоночный столб, а на периферии изображения, так как там зачастую находятся зоны особого интереса врача.
3. Ослабления передачи света с люминофора к краям от центра приводит к неравномерности контрастной чувствительности.
4. Высокий уровень рассеянного излучения создает помехи, значительно ухудшающие контрастную чувствительность и разрешающую способность приемника (ниже 1 пары линий на мм).
5. Динамический диапазон регистрирующего тракта ограничен величиной 1:30, т.е. не превышает возможностей рентгеновской пленки.

В связи активной разработкой сканирующих рентгеновских аппаратов несколькими предприятиями г. Новосибирска, а также в результате реализации программы «ЗДОРОВЬЕ» в ряде поликлиник города и области установлены и реально функционируют рентгеновские флюорографы различных типов и производителей. Нами была проведена дозиметрия экспозиционной дозы некоторых аппаратов в одних и тех же условиях, при которых производится обследование средних по комплекции пациентов.

Таблица 4
Значение экспозиционной дозы цифровых рентгеновских аппаратов в поле облучения пациента

Оборудование: фантом 200мм Н2О
Тест контрастной чувствительности ТКЧ-01 ЗАО "АМИКО", устанавливается перед фантомом
Тест пространственного разрешения MPI №276, устанавливается после фантома
Дозиметр VICTOREEN 660-1, Probe 660-3, №245 SI
* Пространственное разрешение на аппарате РЕНЕКС-ФЛЮОРО установить не удалось, линии теста смазаны.
Результаты, приведенные в таблице 4, показывают, что:
1. Цифровые флюорографы с матричными детекторами «РЕНЕКС-ФЛЮОРО» и «ФСЦ РЕНТЕХ» имеют параметры значительно хуже, чем заявленные в паспортах, как по пространственному разрешению, так и по контрастной чувствительности. Кроме того, напряжение на трубке (100 кВ и более), устанавливаемые для исследований, превышают используемые традиционно для флюорографии (50-80 кВ). Экспозиционные дозы, устанавливаемые для среднего пациента, хотя и в три раза меньше, чем у пленочного флюорографа, однако находятся на границе допустимой годовой нормы облучения человека - 1 мЗв.
2. Цифровые флюорографы сканирующего типа МЦРУ «СИБИРЬ-Н», «КАРС» создают значительно меньшую радиационную нагрузку на пациента, чем вышеназванные матричные.

В стоматологической практике широко применяются устройства с зарядовой связью (УЗС-сенсоры). Кроме УЗС-сенсора в России получает распространение еще одна система цифровой рентгенографии, так называемая «запоминающая фосфорная пластина». Это бескабельная имидж-система. Фосфорная пластина гибкая, тонкая (0,3 мм) и помещается в рот подобно пленке. Она рассчитана на многократное (10000 раз и более) использование. После рентгеновской экспозиции пластина удаляется из полости рта и помещается в электронный процессор, где лазер сканирует пластинку и продуцирует изображение, которое передается на экран компьютера. Фосфорная пластинка (5 пар линий/мм) уступает по разрешающей способности УЗС-системе (12 пар линий/мм) и пленке Е-speed (Кodak) (16-18 пар линий/мм). Известно, что человеческий глаз имеет разрешение от 8 до 10 пар линий/мм и цифровая система оказывается адекватной для диагностики дентальных болезней.

Снижение лучевой нагрузки на человека можно достичь с помощью панорамной рентгенографии. Одной экспозицией решается одонтологическая проблема. Панорамная рентгенография имеет низкое радиационное облучение, одновременно охватывая зубы верхней и нижней челюсти, а также дополнительно много других анатомических участков. Некоторые из них не попадают во внутриротовые снимки. Однако, изображение не достаточно четко, зубы неравномерно увеличиваются как по горизонтали, так и по вертикали, имеется много наслоений. Панорамный снимок пока не может заменить внутриротовой по качеству изображения при диагностике кариеса, заболеваниях пародонта и периапикальных поражениях. Однако он нацеливает стоматолога на главное, искомое поражение, которое может быть более тонко и точно исследовано апикальным снимком, в частности, с помощью цифровой параллельной техники.

Второй путь снижения дозы облучения заключается в получении серийных внутриротовых апикальных снимков. В Германии состояние полости рта оценивается представленной серией из 14-ти снимков. В России сложилась система полного рентгеновского обследования зубов 10-ю внутриротовыми апикальными снимками. В США полная серия снимков для дентального статуса состоит из 19 снимков. Система из внутриротовых цифровых изображений в дентальной рентгенологии еще только складывается с появлением сенсоров, имеющих больший размер до величины пленки №2.

Третий путь системного наблюдения используют частнопрактикующие врачи в США при обновлении серийных рентгенограмм у своих регулярно лечащихся пациентов. Она заключается в использовании интерпроксимальных снимков (bite-wing техники). Больным с активным кариесом серия интерпроксимальных снимков производится ежегодно, а пациентам с неактивным кариесом – через три года.

В таблице 5 приведены эффективные дозы облучения при различных путях системного наблюдения за пациентами.
Таблица 5
Эффективные дозы облучения пациентов при системном наблюдении

Из таблицы 5 очевидны преимущества внутри ротового снимка. Из этого следует, что предпочтительно иметь личного врача-стоматолога, который бы проводил постоянный мониторинг полости рта, используя принципы радиационной безопасности:
- снижение дозы до возможно низкого уровня;
- не превышение основного дозового предела (1 мЗв/год);
- исключение всякого необоснованного облучения.

Основной проблемой обеспечения радиационной безопасности населения является учет и контроль накопленной эффективной дозы облучения персонала (за 50 лет) и пациентов (за 70 лет). Нормами радиационной безопасности (НРБ-99) регламентируется основной дозовый предел 1000 мЗв/50лет для персонала и 70 мЗв/70лет для пациентов. Для более объективной оценки дозы облучения необходимо внедрять биологические методы дозиметрии, такие как: ЭПР-спектрометрию эмали зубов или цитогенетические методы определения эффективной дозы облучения.