K linik och vetenskap
Per Hall, professor, epidemiolog, onkolog, institutionen för medicinsk epidemiologi och biostatistik, Karolinska institutet,
Stockholm ([email protected])
Annette Fransson, sjukhusfysiker, enheten för sjukhusfysik och strålbehandling, Karolinska Universitetssjukhuset Solna
Annelie Martens, doktorand, institutionen för medicinsk epidemiologi och biostatistik, Karolinska institutet, Stockholm
Lars Johanson, radiolog/verksamhetschef, röntgenavdelningen för barn, Astrid Lindgrens barnsjukhus, Stockholm
Wolfram Leitz, myndighetsspecialist, Statens strålskyddsinstitut, Stockholm
Fredrik Granath, biostatistiker, institutionen för klinisk epidemiologi, Karolinska Universitetssjukhuset Solna
Datortomografi hos barn
beräknas öka antalet cancerfall
Stråldos – och cancerrisk – kan reduceras
❙❙ Den inom strålskyddsverksamheten vedertagna modellen
för riskberäkningar vid låga stråldoser bygger på hypotesen
att cancerincidensen ökar linjärt med stråldosen, med undantag för leukemi som ökar linjärkvadratiskt med dosen. Det antas även att det inte finns en tröskeldos under vilken risken att
utveckla cancer är noll. Detta innebär att all joniserande strålning oavsett dos ska betraktas som potentiellt karcinogen [1].
Risken att utveckla en elakartad sjukdom till följd av exponering för joniserande strålning ökar med sjunkande ålder
vid exponeringen, och riskerna varierar med organens strålkänslighet, tid efter exponering och strålningens fysikaliska
egenskaper [1, 3]. De organ som är känsligast för joniserande strålning är benmärg, bröst- och tyreoideakörteln [1]. Den
modifierande effekten av ålder vid exponering är mycket påtaglig vid exempelvis tyreoideacancer. För dem som överlevde bomberna i Hiroshima och Nagasaki i augusti 1945 noterades ingen ökad risk för dem som då var äldre än 20 år. De
höga riskerna noterades nästan uteslutande för dem som var
under 10 år vid explosionerna. Den högre risken per enhet dos
hos barn har flera förklaringar, och de två viktigaste är att fler
celler är i delning och att barnen har fler år framför sig under
vilken den joniserande strålningen kan ha effekt.
Den lägsta dosen från vilken signifikant ökade risker för
cancer noterats bland överlevande efter atombomberna i
Hiroshima och Nagasaki är 60 mSv [4]. En svensk studie av
barn som behandlats med extern strålbehandling mot benigna hudhemangiom, visade på en ökad risk för att utveckla intrakraniella tumörer efter en genomsnittlig skalldos på 70
mSv [5].
I en amerikansk undersökning uppskattades att 500 av de
600 000 barn som under ett år genomgår en datortomografi
innan de fyllt 15 år kommer att avlida i cancer till följd av den
dos de exponerats för vid datortomografin [2]. Trots att denna siffra i absoluta tal är hög utgör den ökade risken för död i
cancer endast 0,35 procent utöver den livstidsrisk amerikaner
har att avlida i cancer [2].
Avsikten med den studie som presenteras här var att uppskatta risker för elakartad sjukdom förknippade med datortomografiundersökningar av barn i Sverige. För ändamålet
214
Sammanfattat
De senaste två decennierna har användningen av datortomografi ökat dramatiskt i västvärlden [1].
Trots att datortomografi 1996 stod för cirka 6 procent
av röntgenundersökningarna i västvärlden kom 41
procent av den sammantagna stråldosen från dessa
undersökningar [1].
Undersökningar av barn skall ske med ett till barnets
anatomi anpassat exponeringsprotokoll. Stråldosen,
och därmed risken, blir då betydligt lägre än med
vuxenprotokoll [2, 3].
Vi uppskattade risken för datortomografiassocierade
elakartade sjukdomar genom att uppskatta antalet
årliga datortomografiundersökningar av barn i Sverige, beräkna organdoser till barn från de vanligaste
datortomografiundersökningarna, under antagande
att exponeringen inte anpassats för barn, samt använda riskestimat från Hiroshima och Nagasaki.
Vi uppskattar att det finns en risk att 2,4 maligniteter
induceras per 1 000 datortomografiundersökningar.
krävs att vi gör en uppskattning av antalet årliga datortomografier i Sverige och av doser från dessa undersökningar till
olika organ samt använder adekvata riskestimat.
❙❙ Metod
I Statens strålskyddsinstituts (SSI) rapport om patientdoser
vid radiologiska undersökningar finns uppgifter om antalet
datortomografiska undersökningar av pelvis, ländrygg, övre
buken, ansiktsskelett, hjärna och torax på barn ≤15 år i hela
Läkartidningen ❙ Nr 4 ❙ 2005 ❙ Volym 102
Klinik och vetenskap
Antal undersökningar
Antal undersökta
3 500
3 500
Ålder, år
0–4
5–9
10–14
15–18
Totalt
2 500
2 000
1 500
2 500
2 000
1 500
1 000
1 000
500
500
0
Buk
Skalle
Torax
Övrigt
3 000
3 000
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
År
0–4
5–9
10–14
15–18
Ålder, år
Figur 1. Antal datortomografiskt undersökta barn på Karolinska
sjukhuset, Stockholm, under perioden 1996–2002 i relation till
ålder vid undersökningstillfället.
Figur 2. Antal datortomografiundersökningar i relation till ålder
vid undersökningen och typ av undersökning på Karolinska
sjukhuset, Stockholm, under perioden 1996–2002.
Sverige 1998 [6]. Jämför vi SSI-rapporten med det antal undersökningar som utfördes på Karolinska sjukhuset i Stockholm framgår det att ungefär 13 procent av undersökningarna i Sverige 1998 utfördes på Karolinska sjukhuset. Vi gjorde antagandet att förhållandet mellan Karolinska sjukhuset
och resten av Sverige inte skiljer sig vad gäller antal undersökningar per person, fördelning av antal undersökningar och
undersökningstyper i olika åldersgrupper. Vi beräknade endast risker förknippade med undersökningar av datortomografi av skalle, buk och torax. En multitraumaundersökning
antogs inbegripa en undersökning av samtliga regioner. Vi
tog hänsyn till att individer undersöktes vid olika ålder och att
de genomgick olika typer av undersökningar.
Under perioden 1996–2002 utfördes vid Karolinska sjukhuset totalt 25 966 datortomografiundersökningar på totalt
15 763 barn, 0–18 år gamla. Detta skulle ge ungefär 200 000
undersökningar på totalt 120 000 barn i 0–18 års ålder under
samma period i hela Sverige. Mellan 1996 och 1999 dubblerades antalet undersökta barn på Karolinska sjukhuset för att
sedan långsamt sjunka (Figur 1).
Den vanligaste undersökningen var datortomografi av
skallen, följd av bukundersökning (Figur 2). Andelen skallundersökningar är störst i åldersgruppen 0–4 år, där den står
för 59 procent av alla datortomografiundersökningar. Totalt
av alla undersökningar står datortomografi av skallen för 50
procent, buk 24 procent, torax 10 procent och övrigt 16 procent. Barn i åldern 5–14 år var de som oftast undersöktes
(Figur 2). Majoriteten av barnen som undersöktes på
Karolinska sjukhuset undersöktes en gång (74 procent, Tabell
I), och det genomsnittliga antalet undersökningar var 1,6.
Det finns få uppgifter om organdoser till barn vid radiologiska undersökningar. Vi valde därför att beräkna dosen under antagande att exponeringen inte anpassats från vuxen till
barn. Så var förhållandet i Sverige i början av 1990-talet, och
det har sedan dess gradvis förbättrats. Våra beräkningar innebär således en överskattning av risken. Den absorberade dosen till organ som totalbestrålas vid datortomografisk undersökning av vuxna kan approximeras med »Computed
Tomography Dose Index weighted« (CTDIw) [7]. Detta är ett
mått på genomsnittsdosen i ett snitt på ett standardfantom och
har sammanställts av SSI för olika typer av datortomografiundersökningar av vuxna vid sjukvårdsenheter i Sverige [6].
Den absorberade dosen beräknas enligt formeln:
CTDIw = 1/3 CTDIp (perifer dos) + 2/3 CTDIc (central dos)
Den perifera dosen är den absorberade dosen som mäts 1 cm
under ytan på fantomet, och central dos är den absorberade
dosen som mäts centralt i fantomet [7]. Fantomet består av en
plexiglascylinder med diametern 32 respektive 16 cm för att
simulera bål och huvud. CTDIw varierar med val av exponeringsparametrar och skiljer sig mellan olika typer av datortomografer för samma inställda parametrar. De CTDIw-värden
som användes för beräkningarna i denna studie utgår från de
medelvärden som beräknats av SSI från sjukvårdens inrapportering av CTDIw-värden [6]. För uppskattning av motsvarande CTDIw för barn i olika åldrar antogs att kvoten mellan
central och perifer dos som funktion av objekttjocklek var likvärdig för samtliga datortomografer [8]. Typiska dimensioner för skalle och bål för olika åldersgrupper hämtades från
Tabell II. Organdoser (mGy) vid olika åldrar i relation till typ av datortomografiundersökning.
Tabell I. Antal undersökningar (endast buk-, torax-, och skallundersökningar) per individ åren 1996–2002 på Karolinska sjukhuset, Stockholm.
Antal undersökningar
Andel av barnen, procent
1
2
3
4
5
>6
74
14
7
2
1
3
Läkartidningen ❙ Nr 4 ❙ 2005 ❙ Volym 102
Undersökning/organ
Nyfödd
1 år
5 år
10 år
15 år
Vuxen
Skalle/hjärna
Torax/lunga
Torax/bröst
Buk/riktad dos till
samtliga bukorgan
Torax/benmärg
Skalle/benmärg
Buk/benmärg
91
27
27
80
24
24
73
21
21
71
19
19
69
16
16
68
15
15
32
5
9
6
28
5
8
6
25
4
7
5
23
4
7
5
20
3
7
4
18
3
7
4
➨
215
Klinik och vetenskap
Huda och medarbetare [9]. Utgående från dessa data beräknades åldersfaktorer för omräkning av CTDIw från vuxna till
barn.
För buken respektive torax beräknades en dos som i denna studie antas vara densamma till alla organ i respektive område (Tabell II). Doserna till benmärgen vid undersökningar
av skallen, torax respektive buken har uppskattats genom att
applicera det förhållande som Brenner och medarbetare [2]
beskriver. Dosen till benmärgen i det bestrålade området antas vara densamma som mjukdelsdosen. Däremot finns endast en del av den totala mängden benmärg i det undersökta
området, i t ex skallen 10 procent. Det betyder således att medeldosen till benmärgen efter en datortomografiundersökning är en tiondel av dosen till hjärnan. Vid buk- och toraxundersökningar antas benmärgsdosen vara en femtedel av dosen till bukorganen respektive lungdosen.
Den organ- och åldersberoende livstidsrisken för solida
tumörer vid olika doser beräknades med formeln:
ERR (D, e) = a · D · e[b (e–25)]
Formeln anger ERR (excess relative risk) per år efter exponering för joniserande strålning; a är ERR per Sv (sievert) för
olika organ [10]; D är organdosen i Sv; e är åldern vid exponeringen och b är den åldersspecifika organpåverkan. Vid beräkningen av livstidsrisken för leukemi användes ERR vid
exponering för 1 Sv vid ålder <20 år. Eftersom dos–responskurvan för leukemi följer ett linjärkvadratiskt samband,
har hänsyn tagits till detta vid beräkning av risk vid lägre doser. De förväntade livstidsriskerna beräknades med hjälp av
den beräknade livstidsincidensen för olika typer av cancrar
med antagandet om en medellivslängd på 76 år för män och
82 år för kvinnor [11].
❙❙ Resultat
Om vi antar att 120 000 barn under 18 år genomgick 200 000
datortomografiundersökningar under perioden 1996–2002
och att våra dosberäkningar är korrekta kommer 400 fall av
strålinducerad cancer eller leukemi att diagnostiseras bland
dessa individer under en livstid. Det innebär att bland de
15 000 barn som uppskattas genomgå 25 000 datortomografiundersökningar per år i Sverige kommer det att genereras 60
extra fall av maligna sjukdomar under deras livstid. Detta
motsvarar 2,4 fall av malignitet per 1 000 datortomografiundersökningar. Datortomografi av buken är den undersökningstyp som bidrar mest till den ökade risken, 60 procent av
fallen orsakas av denna undersökning. De barn som genomgått mer än en datortomografi (26 procent) uppskattas bidra
med hälften av de ökade fallen.
Totalt 35 procent av alla män och kvinnor diagnostiseras
med cancer eller leukemi under sin livstid [11]. Ovanstående
riskuppskattning innebär att de undersökta barnens livstidsrisk för att drabbas av en elakartad sjukdom ökar från 35 procent till 35,3 procent. (Den ökade risken för dessa barn att
drabbas av olika typer av cancer till följd av datortomografiundersökningarna uppskattades till 0,9 procent relativt bakgrundsrisken.)
❙❙ Diskussion
Detta arbete är ett försök att grovt uppskatta livstidsrisken för
att drabbas av cancer eller leukemi orsakad av datortomografiundersökningar av barn. Vi uppskattar att av de barn som årligen undersöks i Sverige kommer 60 att drabbas av en malignitet under sin livstid till följd av undersökningarna, och
detta motsvarar en ökning med 0,9 procent jämfört med bakgrundsincidensen. I absoluta tal är detta en ökning från 35
procent till 35,3 procent. Vidare bör noteras att det största an-
Läkartidningen ❙ Nr 4 ❙ 2005 ❙ Volym 102
talet av dessa fall inträffar sent i livet [10] och att antalet förlorade levnadsår på grund av en strålinducerad elakartad
sjukdom med stor sannolikhet uppvägs av de levnadsår som
kan vinnas på grund av det diagnostiska resultat som datortomografiundersökningen medför.
I studien av Brenner och medarbetare [2] uppskattades att
500 av 600 000 årligen undersökta barn skulle dö av cancer
efter att ha undersökts med datortomografi i åldern 0–15 år.
Det innebär att nästan 1 av 1 000 undersökta barn beräknas
avlida i cancer som en konsekvens av undersökningen.
Denna uppskattning är en faktor 2,5 lägre än den uppskattade incidensen för cancer i vår studie, 2,4 fall per 1 000 undersökningar. En del av förklaringen är att vi skattar cancerincidens och att den åtminstone är dubbelt så hög som mortaliteten. Ett annat skäl kan vara att vi i uppskattningen av dosen
antog att vuxenprotokoll användes. Den återstående skillnaden kan sannolikt förklaras av att Brenner och medarbetare
använde en kombinerad modell som tar hänsyn till både ålder
vid exponering och tiden efter exponering [2]. I denna modell
görs antagandet att risken minskar efter en initialt stigande
fas, vilket betyder att risken per dos beräknas bli lägre än i vårt
arbete, som endast tar hänsyn till ålder vid exponering och antar att risken ligger kvar på samma nivå under hela livet.
Vi vill understryka att en rad approximationer har gjorts i
denna studie, vilket gör resultaten osäkra. Den största osäkerheten ligger i riskestimatet baserat på data från de överlevande i Hiroshima och Nagasaki [10]. Dessa riskestimat kan vara
för låga, eftersom registrering av cancerfall bland de överlevande inte systematiserades förrän i slutet av 1950-talet.
Vidare är det svårt att säkert kvantifiera riskerna vid låga doser av joniserande strålning till följd av brist på statistisk precision och risk för snedvridning av data. Trots det stora materialet, cirka 80 000 överlevande, rör det sig endast om några hundra extra cancerfall som beräknas ha orsakats av strålningen [1].
Riskerna kan ha överskattats
De dosuppskattningar som presenteras i denna studie är baserade på det genomsnittliga CTDIw-värdet för undersökningar
av vuxna. Vidare baseras de uppskattade doserna till barn i
olika åldrar på antagandet att undersökningsprotokollen, och
därmed bestrålningsbetingelserna, är identiska för vuxna och
barn. Detta innebär bl a att rörspänning och rörström har antagits vara desamma för alla åldrar. Idag utförs ofta exponeringsanpassning från vuxna till barn i Sverige, och i detta avseende överskattar denna studie troligtvis stråldosen till barn
som genomgår datortomografiundersökningar. Därmed
överskattas även riskerna förknippade med en enstaka undersökning. Trots detta finns det skäl att tro att exponeringsanpassningen från vuxna till barn inte är tillräcklig. I SSIs rapport 2001 visades att röntgenundersökningar inte utförs på ett
optimalt sätt i Sverige [6]. Patientdoser kan skilja med en faktor 15 mellan olika apparater beroende på typ av utrustning,
inställning och undersökningsmetodik. Den stora spridningen i patientdoser indikerar att optimeringen av undersökningarna har stora brister, och sannolikt gäller detta förhållande
även för anpassning till patientens anatomi [6]. I en amerikansk undersökning noterades att undersökningar av barn genomfördes med 30 procent lägre exponering (mAs) än undersökningar av vuxna vid en datortomografiundersökning av
buken [12]. Dock var den effektiva dosen för barn fortfarande högre än för vuxna. Detta beror troligen på att anpassningen inte genomförts optimalt.
CTDIw är ett mått på stråldosen i den bestrålade volymen
och har i denna studie använts som uppskattning av organdoser. Man approximerar därmed patienten med en homogen
plexiglascylinder och antar att CTDIw representerar stråldo-
217
➨
Klinik och vetenskap
sen i hela den bestrålade volymen. I verkligheten är situationen mer komplex, med en inhomogen dosfördelning som
avspeglar såväl densitetsskillnader mellan olika organ, deras
storlek, form och läge som olikheter mellan olika datortomografer. En studie av Hidajat och medarbetare indikerar att
CTDIw underskattar flertalet organdoser, med de största avvikelserna för bröst och lunga [12]. Khursheed och medarbetare [13] bestämde effektiva doser i olika åldrar med en simuleringsmetodik (Monte Carlo) och rapporterade åldersfaktorer för buk- och toraxundersökningar som överensstämmer
väl med våra värden, under det att åldersfaktorer för skalle var
något högre.
malized effective doses calculated for CT examinations. Br J Radiol 2002;
75(898):819-30.
14. Jönsson H, Leitz W. Patientdoser från röntgenundersökningar i Sverige – uppföljning av åtgärder. Stockholm: Statens strålskyddsinstitut; 2002. Rapport 2002:05.
Stråldoserna bör kunna reduceras
Resultatet från detta arbete visar vilken teoretisk risk för en
elakartad sjukdom som datortomografi av barn ger i Sverige.
Uppskattningen gjordes under antagandet att ingen exponeringsanpassning sker från vuxna till barn. En konsekvent anpassning skulle säkerligen leda till minst en halvering av dosen och därmed risken. God strålskyddspraxis innebär även
att den strålrisk som är förenad med en undersökning ska vägas mot nyttan av densamma; en konsekvent användning av
denna princip leder troligen till en minskning av frekvensen
datortomografier av barn.
Resultatet av detta arbete ska inte tolkas så att man bör sluta undersöka barn med datortomografi. Det är dock viktigt att
optimera undersökningarna för att minimera stråldosen, bl a
genom att anpassa exponeringsparametrarna till de mindre
dimensionerna hos barn än hos vuxna. Särskilt uppmärksammas bör också de barn som undersöks två eller fler gånger: de
utgör en fjärdedel av datortomografipatienterna och står för
hälften av de beräknade cancerfallen.
En uppföljning av SSI-rapporten rörande patientdoser i
Sverige vid konventionell röntgen har visat att det är möjligt
att sänka dosen med 40 procent utan förlust i bildkvalitet [14].
Det borde också vara möjligt att på motsvarande sätt väsentligt reducera doserna vid datortomografiundersökningar av
barn och därmed reducera risken för cancer.
*
Potentiella bindningar eller jävsförhållanden: Inga uppgivna.
Referenser
1. UNSCEAR. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic
Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2000. Report to
the General Assembly, with scientific annexes. New York: United Nations; 2000.
2. Brenner D, Elliston C, Hall E, Berdon W. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol 2001;176(2):289-96.
3. Brenner D. Estimating cancer risks from pediatric CT: going from qualitative to
quantitative. Pediatr Radiol 2002;32(4):228-31.
4. Pierce DA, Preston DL. Radiation-related cancer risks at low doses among atomic
bomb survivors. Radiat Res 2000;154(2):178-86.
5. Karlsson P, Holmberg E, Lundell M, Mattsson A, Holm LE, Wallgren A.
Intracranial tumors after exposure to ionizing radiation during infancy: a pooled
analysis of two Swedish cohorts of 28,008 infants with skin hemangioma. Radiat
Res 1998;150:357-64.
6. Leitz W, Jönsson H. Patientdoser från röntgenundersökningar i Sverige; sammanställning av resultaten från sjukvårdens rapportering 1999. Stockholm: Statens
strålskyddsinstitut; 2001. Rapport 2001:01.
7. International Electrotechnical Commission. Medical electrical equipment, Part
2–44: Particular requirements for the safety of X-ray equipment for computed tomography. 2nd ed. Geneva: IEC; 2002. IEC 60601-2-44.
8. Nickoloff E. Current adult and pediatric CT doses. Pediatr Radiol 2002;32(4):25060.
9. Huda W, Atherton JV, Ware DE, Cumming WA. An approach for the estimation of
effective radiation dose at CT in pediatric patients. Radiology 1997;203(2):417-22.
10. UNSCEAR. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic
Radiation. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 1994 Report to the
General Assembly, with scientific annexes. New York: United Nations; 1994.
11. Cancer incidence in Sweden 2000. Stockholm: Swedish National Board of Health
and Welfare; 2002.
12. Hidajat N, Maurer J, Schroder RJ, Nunnemann A, Wolf M, Pauli K, et al.
Relationships between physical dose quantities and patient dose in CT. Br J Radiol
1999;72(858):556-61.
13. Khursheed A, Hillier MC, Shrimpton PC, Wall BF. Influence of patient age on nor-
220
Läkartidningen ❙ Nr 4 ❙ 2005 ❙ Volym 102
