国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 訳： 日本IVR学会放射線防護委員会 放射線診断とIVRにおける放射線防護 L17.1: IVRにおける防護の最適化 IAEA International Atomic Energy Agency はじめに • IVR（Interventional radiology）はX線透視を ガイドとする診断・治療手技である． • これらは特別な仕様の装置を必要とする複雑 な手技であり，術者および患者に高い被ばく をもたらす． • 装置の性能と特性を熟知することは，放射線 防護を効果的に最適化する上で不可欠であ る． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 2 内容 • IVRの基本事項 • 求められる装置仕様と国際勧告: WHO, FDA, and ACR • • • • • 導入すべき性能 使用装置 リスク水準 (術者と患者) 術者および患者の被ばくに影響する因子 被ばく線量の実例 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 3 概要 • 装置の仕様，操作上の配慮，および品質管理 などの放射線防護の原則を，IVRシステムに適 用できること． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 4 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 1: IVRの基本事項 IAEA International Atomic Energy Agency IVRの基本事項 • 放射線安全や放射線生物学についての適切な 教育訓練を受けていない臨床医による透視下 のIVR手技が増えている． • 患者は不必要な高線量被ばくによる放射線皮 膚障害に苦しんでいる． • 特に若年の患者は将来の発がんリスク増加と 向き合うことになりうる． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 6 IVRの基本事項 • 多くのIVR術者は手技に由来する放射線障害 の可能性や発生頻度を知らず，また，線量を制 御する方法を活用することで障害の発生を減ら す単純な方法を知らない． • 多くの患者は放射線のリスクについて説明を受 けず，困難な手技のために放射線量が障害を 引き起こす可能性のある場合でも，障害発生に ついて経過観察されていない。 • ． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 7 IVRの基本事項 • IVR術者は業務を制限するか，もしくは放射線 傷害に苦しむこととなる．さらに，そのスタッフを 高線量にさらしている． • 職業被ばくは，患者の被ばくを減らすことで減ら すことができる．遮閉具を含む放射線防護のた めの装備を正しく用いることが必須である． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 8 IVR手技は以下の二つに分類される: • 心臓 (循環器医)，非心臓 (放射線科医) • 血管系，非血管系 血管系手技: 塞栓術 薬物注入 (腫瘍へのカテーテル留置), 血管形成術 (血管形成術, アテレクトミー，ステントグラフト留置術）, 心臓インターベンション (冠動脈形成術, ラジオ波焼灼術）， 経頸静脈肝内門脈静脈短絡術 (TIPS) 非血管系手技: ドレナージと穿刺 経皮針生検 ステント留置術 熱凝固療法 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 9 IVRの環境 時間がかかる複雑な手技 患者にとても近い位置の術者 長い曝射時間 限られた遮蔽 求めるべきポイント 最新の高い技術によるX線装置 防護具，ゴーグル，部位別の遮閉具などの使用 装置に関する適切な知識 技術，合理的な業務量の分担 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 10 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 2: 装置仕様と国際勧告: WHO, FDAおよびACR IAEA International Atomic Energy Agency IVRにおけるX線システム の必要条件 低電圧回路のX線発生装置 Cアーム装置 (アンダーチューブ) 高効率の蛍光増倍管または フラットパネル検出器 デジタル画像の保管と読み出し IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 12 装置の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショップ 1995 (1)) 推奨される技術仕様 (1): 可聴式の線量または線量率アラームの使用は不適切 (混乱の原因となる) 線量と画質：ユーザーの選択性 付加フィルタ 脱着可能なグリッド パルス透視モード 透視の最終画像を持続表示（Last image hold) 自動曝射制御（AEC)の柔軟性 (画質または線量重視) 反復性または時間的フィルタリング: 透視の時間平均化 (線量低減，SNR向上) IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 13 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (2)) * ロードマッピング (参照画像の上に現在の画像を重ねる) * 画像シミュレーション (技術的要因の違いを予測して表示 する，半透過フィルタの効果のシミュレーションなど) * 関心領域 (ROI) 透視：画面中心に低ノイズの画像を表示し、 その周囲の領域を低線量（高ノイズ）の画像で囲む．. *職業被ばくを最適化するための追加の遮閉具の装備 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 14 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (3)) 推奨される技術仕様 (2): 寝台の上に検出器があること 管球-検出器間距離追跡機能（SIDトラッキング） 患者に快適な凹型寝台 面積線量計 スタッフ用の防護遮閉具の装備 透視時間, 総面績線量 (透視と撮影)，推定皮膚入射線 量の表示 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 15 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (4)) 推奨される技術仕様 (3): 線量情報のためのコンピュータ・インターフェース 通常およびブーストモードでの散乱線分布図の提供 全ての機構とスイッチが明瞭に表示されている 画像保存が最小サイズ ロードマッピング機能 自動注入器が使用できる 患者を固定する手段 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 16 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (5)) X線管球と発生装置: 焦点: 心臓 1.2/0.5 mm 脳神経 1.2/0.4 mm 末梢血管 1.2/0.5 mm 最小焦点－皮膚間距離 30 cm X線管球の熱容量は、想定する全ての手技を遅滞なく行 うのに十分でないといけない 80 kW の発生装置 定電圧回路の発生装置 パルス透視が可能 検出器の入射面サイズに合った自動コリメーター IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 17 検出器の性能要件 (WHO-IRH-CE合同ワーク ショップ 1995 (6)) 心臓: 25 cm; 最大線量率: 0.6 µGy/s 脳神経: 30 cm; 最大線量率: 0.6 µGy/s 末梢血管: 注意: 35-40 cm; 最大線量率: 0.2 µGy/s 線量率は通常モードでの値 線量率は検出器の入射面で計測する 2倍拡大 が利用できる 低線量率とブーストモードが利用できる AEC (自動線量制御) がマニュアル選択できる AEC の作動設定が明記されている IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 18 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (7) 検出器 AEC（自動線量率制御) の管電圧-管電流特性のユー ザー選択が可能であること フットスイッチを踏んでから画像が表示されるまでの遅延 時間が１秒未満 透視の最終画像を持続表示（Last image hold) 最終画像表示での横隔膜位置表示が望まれる. IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 19 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (8)) 保守点検 (毎月): 基準線量, 線量率 解像度 視野径 コリメーション コントラスト分解能 管球および発生装置のパラメータ フィルミング装置 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 20 装置性能の要件 (WHO-IRH-CE合同ワークショッ プ 1995 (9)) スタッフの被ばく線量に対する行動レベル 躯 幹 眼 球 手と四肢 IAEA 0.5 mSv/月 5 mSv/月 15 mSv/月 17.1: IVRにおける防護の最適化 21 IVRに関するFDAの勧告 (1994) (I) 実施するそれぞれの手技に関して標準手技と臨床プロトコル を確立すること （透視時間の制限への配慮も含め） 臨床プロトコルで用いられる個々の透視装置および各操作 モードでの線量率を把握すること 患者への放射線障害の可能性に対する各手技のプロトコル の影響を評価すること IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 22 IVRに関するFDAの勧告 (1994) (II) 皮膚のいかなる照射部位に対しても累積吸収線量を診療に必 要最小限のレベルに制限し，特に，看過できない有害事象を引 き起こす累積線量に近づくことを避けるため，プロトコルを適正 に変更すること 吸収線量を最小限とするのに有効な装置を用いること 手技の臨床上の目的に対して悪影響をもたらさないような手段 でこれらの原則を実行するために、資格を持った医学物理士を 雇うこと. IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 23 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 3: 購入仕様 IAEA International Atomic Energy Agency 購入仕様 (Cアーム装置の例) (1) サイズ，重量，Cアーム可動域 操作 (動きの制御) 発生器とX線管球 コリメーター グリッドと半透過フィルタ 検出器（平面検出器または蛍光増倍管） ビデオカメラ，モニター デジタルプロセッサー フィルミングおよび記録装置 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 25 購入仕様 (Cアーム装置の例) (2) X線発生装置 定電圧回路 管電圧: 40-105 kVを1 kV刻みで設定可能 管電流: 0.2-80 mAsを約25%刻みで設定可能 透視の最大電流: 3 mA 高線量率透視の最大電流: 7 mA 高線量率透視の最大時間: 20秒 静止画像撮影電流: 20 mA 定格出力: 3-15 kw IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 26 購入仕様 (Cアーム装置の例) (3) イメージ・インテンシファイア: X線入射域サイズ: 23 - 17 - 14 cm (9 - 7 - 5 inch) 31 - 23 - 17 cm (12 - 9 -7 inch) X線入射面: ICs ビデオカメラタイプ: 輝度調節型高分解能CCDセンサー 走査線 (インターレース): 50 Hz電源で 最低625 (60 Hzなら525). IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 27 購入仕様 (Cアーム装置での例) (4) モニター: タイプ: 高分解能, 低反射スクリーン サイズ: 43 cm / 17 inch 輝度調整: 自動 デジタルプロセッサ: 表示画素: 50 Hzで1008 x 576 x 8 記憶装置容量: 50-200-1000画像 処理機能オプション: 画像表示: 100 Hz / 625 PAL走査線 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 28 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 4: 撮像系 IAEA International Atomic Energy Agency テレビカメラタイプ • ビジコン • プランビコン (循環器システム) • CCD プランビコン TVカメラ: ビジコンカメラよりずっと画像表示タイムラグが小さい 画像表示タイムラグが小さいので動きによるブレが少ない しかし量子ノイズは多くなる (循環器用カメラ) デジタル透視装置 デジタル透視によるスポット撮影は，通常，解像度が低く限界がある。これはTVカ メラに依存し，1000走査線のテレビ装置の2c/mmとほぼ同等である もしTVシステムが公称525走査線であれば，１フレームは通常525² = 250000 ピク セルになる．信号レベルの記録に，各ピクセルは1 バイト (8ビット) もしくは 2バイ ト (16ビット)の容量を必要とする． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 30 異なった操作モードと、検出器の入力面サイズ 毎の線量率を把握しておくことは重要である そうすれば、異なる操作モードを 正しく使用するための選択基準 を設定できる IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 31 専門医の要因 装置の要因 技術サービスによる セッティング 検出器の入力面 の線量と画質 IAEA 各手技における 画像の記録数 17.1: IVRにおける防護の最適化 32 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 5: リスクレベル (スタッフと患者) IAEA International Atomic Energy Agency IVR医に対する放射線障害の件数増加に関する 国際組織の認識 業務量の増加 原因の究明 不充分な防護の状況 古いX線装置 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 34 ヒトに対する放射線の影響 確率的影響 がん 子孫への遺伝的障害 IAEA 確定的影響 水晶体障害 皮膚障害 17.1: IVRにおける防護の最適化 35 ICRPにより示された確定的な 水晶体障害のしきい値 水晶体混濁 のしきい値 １回被ばく： 0.5-2.0 Sv 分割被ばく： 5 Sv 連続被ばくの場合の 線量率： >0.1 Sv/年 白内障 1回被ばく： 5 Sv 分割被ばく： > 8 Sv 連続被ばくの場合の 線量率： >0.15 Sv/年 新たな疫学的データによると、水晶体混濁のしきい値は0.5 mSvである。 * * 2011年4月21日のICRPによる組織反応に関する声明による。 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 36 線量パラメータ 患者および術者のリスク評価に有用な数値 面積線量 (確率的影響) 入射面皮膚線量 (確定的影響) 術式毎の術者被ばく線量 (2か所以上での評価) IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 37 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 5: 術者被ばくに影響する因子 IAEA International Atomic Energy Agency 術者被ばくに影響する因子 (I) • 透視室における術者への主な線 源は患者である (散乱線). • 散乱線は患者周囲で均一ではな い. • 患者周囲の線量率は多くの因子 が複合的に関係する. IAEA 16.2: 透視における防護の最適化 39 患者から１mの位置での散乱線は，Cアームの方向に よっては1 mGy/分よりも高くなり得る デジタル透視モードでは, 線量率を従来のモードより 25%低減することができる． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 40 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 6: 術者と患者の被ばくに影響する因子 IAEA International Atomic Energy Agency IVR手技中の放射線レベル 重要な因子 透視時間 撮影シリーズ数（画像数） 患者の体格 用いるX線装置の性能 使用可能な防護具 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 42 患者の入射部線量の 相対値 検出器の口径 IAEA 12インチ (32 cm) 線量 100 9インチ (22 cm) 線量 150 6インチ (16 cm) 線量 200 4.5インチ (11 cm) 線量 300 17.1: IVRにおける防護の最適化 43 国際原子力機関 診断およびIVRにおける放射線防護に関する修練教材 Part 17.1: IVRにおける防護の最適化 Topic 7: 線量の実例 IAEA International Atomic Energy Agency 線量の実例 手 技 皮膚線量 著者 年 雑誌 冠動脈造影 (CA) 冠動脈造影以外の インターベンション（I） 累積線量 CA： 126 mGy I： 3582 mGy I + CA： 3301 mGy Cusma 1999 JACC 脳動脈塞栓 (CE) 胆道ステント (BS) 腎瘻形成術 (NE) CE：160-180 mGy BS：100 mGy NE：110 mGy ラジオ波心臓カテーテ ル焼灼術 皮膚障害 累積線量／手技 1100-1500 mGy Mc Parland 1998 BJR Vano 1998 BJR ラジオ波心臓カテーテ ル焼灼術 皮膚障害 総皮膚線量： > 2500 mGy IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 Wagner 1998 RSNA 45 線量の実例 手 技 著者 年 雑誌 皮膚線量 Zweers 1998 BJR 経頸静脈肝内門脈静脈 短絡術 （TIPS） 400-1700 mGy 神経放射線手技 前頭部：1200 mGy 側頭部：640 mGy 25%の症例で皮膚線量 >2500 mGy Gknatsios 1997 Radiology ラジオ波心カテーテル 焼灼術（小児） 最大皮膚線量 90 - 2350 mGy Geise 1996 PACE 経皮的冠動脈形成術 （PTCA） 肝動脈塞栓術 (HE) 脳動脈塞栓術 (CE) PTCA：106 mGy HE： 500 mGy CE： 350 mGy IAEA Vano 1995 BJR 17.1: IVRにおける防護の最適化 46 透視時間の指標 75 経頸静脈肝内門脈静脈短絡術 （TIPS） 25 肝動脈塞栓術 24 胆道ドレナージ 17 腹部血管形成術 15 門脈圧測定 12 脳動脈造影 10 腹部動脈相影 9 気管支動脈造影 6,3 腎動脈造影 5 下肢動脈相影 3,3 上肢シャント造影 1 下肢静脈造影 0 20 40 60 80 100 透視時間 (分) IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 47 面積線量の指標平均値 353,7 経頸静脈肝内門脈静脈短絡術（TIPS） 96,42 弁形成術 92,92 腎動脈造影 87,5 経皮的冠動脈形成術（PTCA） 81,68 肝動脈塞栓術 68,87 胆道ドレナージ 68,16 脳動脈造影 66,63 下肢動脈造影 66,51 冠動脈造影 25,3 門脈圧測定 24,7 大動脈造影 8,71 上肢シャント造影 2,94 下肢静脈造影 0 IAEA 100 200 300 17.1: IVRにおける防護の最適化 400 Gy.cm 2 48 血管造影における撮影回数と画像数の指標 10 160 脳動脈造影 6 120 下肢動脈造影 4 64 上肢シャント造影 シリーズ数 画像数 4 60 気管支動脈造影 3 60 腎動脈造影 3 60 腹部動脈造影 0 IAEA 50 100 150 17.1: IVRにおける防護の最適化 49 シネ撮影とDSAの線量 シネ撮影における患者入射線量は 70 ～130 µGy/フレーム: 1分間（25フレーム/秒）のシネ撮影は150 mGy： これは 15回の腹部単純X線撮影または 400回の胸部X線撮影にほぼ匹敵する． 1枚のデジタル画像では4 mGyである IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 50 まとめ • 多くの物理的および技術的要因が，IVRにおけ る患者および術者の被ばくに大きく影響する． • この領域で用いられる装置は国際規格や購入 仕様に準拠する必要がある． • 術者はこれらの勧告を知っていなければならな い． IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 51 さらに詳しい情報を得るには • Wagner LK and Archer BR. Minimising risks from fluoroscopic x rays. Third Edition. Partners in Radiation Management (R.M. Partnership). The Woodlands, TX 77381. USA 2000. • Avoidance of radiation injuries from medical interventional procedures. ICRP Publication 85.Ann ICRP 2000;30 (2). Pergamon. • Radiation Dose Management for Fluoroscopically-Guided Interventional Medical Procedures, NCRP Report No. 168, National Council on Radiation Protection and Measurement. Bethesda, MD. 2010 • Interventional Fluoroscopy: Physics, Technology, Safety, S. Balter, Wiley-Liss, 2001 IAEA 17.1: IVRにおける防護の最適化 52
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