综述：诊断影像学对环境的影响：儿科放射科医师的机遇

《Pediatric Radiology》：The environmental impact of diagnostic imaging: opportunities for pediatric radiologists

　　

医疗系统的运行是全球尤其是美国人为温室气体（GHG）排放的主要来源之一。医学成像因其高能耗需求，在医疗系统负面环境影响中占比尤为突出。尽管学界对放射学在气候变化中的作用日益关注，但现有关于放射学环境影响的研究多聚焦于成人放射科。然而，儿科放射科医师有充分理由关注并致力于降低本亚专科对气候变化的贡献：儿科患者对气候变化的负面影响具有独特的易感性，其整体健康与福祉面临广泛威胁。本文旨在综述放射学的主要环境影响，并强调潜在的改进方向。 医疗系统运行贡献了全球4.4%的温室气体排放及美国8.5%的温室气体排放，放射学因其巨大的碳足迹在其中占比失衡。仅医学成像一项便估计贡献了全球1%的温室气体排放。鉴于儿童对气候变化相关健康风险的独特脆弱性，儿科放射科医师亟需理解医学成像的环境影响，并探索减排路径以保护地球与患者的健康。本综述旨在概述放射学负面环境影响的核心驱动因素，并讨论相应的削减策略。

引言

气候变化主要由人为温室气体（GHG）排放驱动，对地球环境产生广泛负面影响，进而损害人群健康。儿童及其他脆弱群体受气候变化负面影响的冲击尤为严重。此类影响通过直接与间接途径作用于儿童健康与福祉。直接影响包括极端天气模式改变带来的多重危害：热浪频率与强度上升会增加婴幼儿与低龄儿童的发病与死亡风险；洪水频次与严重程度增加会推高溺水与伤害发生率；野火增多则会恶化呼吸系统健康并提升传染病风险。间接影响同样广泛：气温升高与疟疾、登革热等虫媒传染病发病率上升相关；空气污染（由温室气体、毒素排放及干旱、野火共同驱动）加剧会损害呼吸系统健康；天气模式改变可能提升粮食与水资源不安全及营养不良的发生率，而儿童对此尤为易感；更深远的间接影响还包括儿童贫困率上升，对其长期健康与福祉产生持续负面影响。美国儿科学会近期指出，若不针对气候变化采取“及时、实质性行动”，将是对所有儿童的“不公正行为”。

医疗系统本身即是重要的排放源，而放射学的碳足迹尤为突出。因此，儿科放射科医师必须明晰医学成像的环境影响，并积极推动减排措施，以守护地球与患儿的健康。本综述的核心目标为系统梳理放射学主要环境影响的来源，并探讨可行的减碳策略。

放射学环境影响测量方法

近年来，学界对放射学与星球健康关系的关注度持续提升，已采用多种方法量化其环境影响。精准的测量是明确影响范围、制定循证干预措施及评估干预效果的基础。常用评估方法如下：

生命周期评估（LCA）：一种全流程评估方法，覆盖产品从资源开采、生产制造、分销运输、实际使用到最终处置的全部环节。除核算温室气体排放外，还可评估对水资源消耗、臭氧层破坏、富营养化及致癌物生成等其他环境维度的贡献。例如针对放射科磁共振成像（MRI）的LCA，不仅包含设备运行能耗，还纳入设备生产分销、静脉对比剂生产、床品生产与清洗、工作站及数据存储能耗等全生命周期环节。目前针对影像科的LCA研究仍相对有限，制约了对放射学完整环境影响的认知。

碳足迹评估：聚焦于估算设备或流程的温室气体排放，涵盖从生产、电力消耗到废弃物产生的直接与间接排放源。与LCA不同，该方法仅关注温室气体排放，不涉及其他环境维度。但由于放射学的重大环境影响主要源于能源使用（设备运行、患者转运、暖通照明制冷系统等直接温室气体排放），此类分析仍具有重要价值。

能耗分析：专门聚焦于放射设备的电力消耗。既往多数研究通过功率计或电流传感器直接测量成像设备（如扫描仪、诊断工作站）运行期间的能耗。虽然能耗是放射学环境影响的核心驱动因素，但其全面性低于碳足迹评估或完整的LCA。

废弃物审计：量化特定流程产生的各类废弃物，包括包装材料、一次性耗材、病理性或放射性废物等。该工具可用于识别减废与回收的潜在路径，尤其适用于介入放射学操作——此类场景中一次性耗材的使用极为普遍。

各成像模态的环境影响

当前关于放射学环境影响的知识几乎均来自成人影像科。鉴于设备使用与操作流程的相似性，各成像模态环境影响的总体特征在成人与儿科影像科间应基本一致。

磁共振成像（MRI）/计算机断层扫描（CT）：MRI是所有成像模态中温室气体排放的首要贡献者，CT次之。仅设备运行能耗一项，单台平均MRI年碳排放达51.5公吨二氧化碳当量（MT CO₂e），单台平均CT为11.8 MT CO₂e，远高于X线（0.7 MT CO₂e）与超声（US，0.3 MT CO₂e）。此类排放主要来自日常运行耗电。在某成人影像科的评估中，MRI与CT扫描仪的能耗分别占科室总排放的38%与10%。值得注意的是，此类设备在待机（“准备扫描”）状态下的能耗占比极高：MRI约75%的能耗发生于低功耗或待机模式，仅25%发生于主动扫描阶段；CT的这一比例可达77%。切换至完全关闭或关机模式可带来显著的节能收益，例如夜间关闭MRI可减少25%–33%的设备能耗。

除运行能耗外，MRI与CT扫描仪的生产制造也是重要的排放来源，贡献占比分别为10%与17%，显著高于X线与超声设备。此外，CT与MRI检查中使用的一次性物品（定位装置、手套、静脉穿刺包、拖鞋、床品、对比剂等）也构成显著的环境负担：MRI与CT检查室中，一次性耗材分别贡献了26%与16%的温室气体排放，且还会造成臭氧消耗与化石燃料枯竭等影响。

对比剂本身亦存在环境隐患。碘对比剂常进入废水且难以被常规处理工艺降解；钆对比剂已在自来水与碳酸饮料中被检出。对比剂在自然水体中的累积可能产生有害副产物，引发生态毒性、酸化、富营养化等风险，并潜在威胁人类健康。

透视与X线摄影：尽管二者是全球（尤其是儿科放射学中）应用最广泛的模态之一，但其环境影响的研究远少于其他模态。虽然总体影响低于CT与MRI，但仍不可忽视：某成人影像科中，X线与透视仍占科室10年间总温室气体排放的12%（0.55千吨CO₂e）。与CT和MRI类似，设备能耗是其温室气体排放的首要来源，且透视设备在非扫描模式下（多处于常规工作时间外）的能耗占比极高——某研究中，透视扫描仪92%的时间处于非扫描状态，期间消耗了超过90%的总电量。

X线与透视服务近四分之一的排放来自床品的生产与清洗，其中清洗环节的排放约为生产的2倍。床单（每位患者使用后均需清洗）是此类排放的主要来源。扫描仪与床品的生产除温室气体外，还会产生臭氧层消耗物质、酸化物质、光化学烟雾前体及致癌物等环境排放。

超声（US）：除X线外，超声可能是儿科患者中第二常用的成像模态。其温室气体排放总体低于MRI、CT甚至X线摄影：单次超声平均碳排放约1.1 kg CO₂e，远低于MRI的14.7 kg CO₂e与CT的1.4 kg CO₂e。

与其他模态不同，超声设备的能耗并非其主要环境影响来源。床品生产与清洗、一次性耗材使用才是更主要的排放驱动因素，分别贡献约35%与34%的总排放。超声相关一次性耗材中，耦合剂、手套与探头套的环境影响最为突出。此类耗材除产生温室气体外，其生产过程还会导致臭氧层消耗、非致癌毒性与生态毒性等其他环境危害，例如用于制造纺织物与塑料包装的对苯二甲酸生产过程常伴随臭氧层消耗物质的释放。

介入放射学（IR）：与诊断放射学类似，介入放射学属于资源密集型亚专科，对气候变化贡献显著。一项生命周期评估显示，仅5天内，某医院IR实践的排放量即达23,500 kg CO₂e，相当于驾驶59,000英里的排放量（美国人均年驾驶里程约13,500英里）。主要排放源包括暖通空调系统能耗、成像设备能耗，以及一次性手术耗材的生产与运输排放。

与CT、MRI类似，血管造影机在非使用状态下仍消耗大量电能：某研究发现，IR血管造影机76%的能耗发生于闲置或待机模式，凸显当前操作模式的浪费性。

仅一次性手术耗材即贡献了IR科室约40%的温室气体排放。许多在手术室与IR操作间拆封的耗材并未被使用，造成了不必要的环境危害。

放射科其他环境危害来源

除成像设备能耗、生产及检查所需耗材外，儿科放射学的环境影响还来自多个方面。

诊断工作站与数据存储设备的能耗与生产也构成一定排放，虽低于CT与MRI等设备，但仍不可忽视：某成人影像科中，工作站与数据存储10年间贡献了12%的科室温室气体排放（0.57千吨CO₂e）。与成像设备类似，诊断工作站在非使用状态下也会消耗大量电能，关闭PACS工作站、打印机与显示器每年可节省9.26 MT CO₂e。

儿科MRI检查中可能需要麻醉，这也是潜在的环境影响来源。虽尚无针对儿科MRI麻醉直接贡献的研究，但估计25%–45%的儿童MRI检查需要麻醉，近年来已有降低该比例的尝试。儿科镇静常用的吸入麻醉剂（尤其是地氟烷与一氧化二氮）是比二氧化碳强效得多的温室气体，估计可占儿童医院总排放的7%。

人工智能（AI）模型的临床应用尚处于快速发展阶段，其对放射学环境影响的总体贡献尚不明确。但已知部分AI应用（尤其是大语言模型，LLM）需要极高的能耗。仅GPT?4的训练阶段排放即估计达12,456–14,994吨CO₂e。LLM推理阶段的能耗随使用规模扩大，可能远超训练阶段——以GPT?3为例，按日均用户量估算，推理阶段的耗电量在2.3天内即可达到训练阶段总量。不过，仍可通过使用更少或更高能效的中央处理器、压缩存储数据、减少功能冗余的AI模型开发等措施，缓解此类系统的环境危害。

反过来，AI也可作为降低影像科环境影响的工具：例如基于AI的程序可显著缩短MRI扫描时间、优化患者排程以减少设备闲置，临床决策支持工具可减少不必要或低价值的影像学检查。

医患往返影像科的交通排放贡献尚不明确，但在美国医疗服务的温室气体排放中约占6.4%；法国某成人核医学科的研究估计，67%的排放来自患者与员工通勤。儿科患者常需前往专科中心就诊，尤其农村地区的患儿可能需长途跋涉，交通相关的环境影响可能更为突出。此外，放射科医师与员工的职业差旅（如学术会议、求职面试）也应纳入科室碳足迹考量，仅RSNA年会相关的航空碳排放即估计达3950万千克CO₂e。

减排机遇

儿科放射科在降低环境影响方面存在大量可行路径，且可结合儿科放射学的独有特点推动变革，成人放射科亦可借鉴儿科的常用原则优化实践。例如，儿科放射科医师与转诊医师联系紧密，且在降低儿童辐射暴露方面经验丰富，可借此推广在可行情况下优先使用低环境影响模态（如超声）；减少镇静与静脉对比剂使用的实践导向，也可同步催生减少成像环境危害的干预措施，例如优先选择低影响模态、采用最短协议解决特定临床问题。

儿科放射科医师作为儿童整体健康与福祉的倡导者，在聚焦降低成像环境危害方面具有独特定位。由于儿童对气候变化影响的独特易感性，星球健康可被视为公共卫生与健康公平议题，儿科放射科医师应在气候减缓策略倡导中发挥重要作用。

多项潜在干预措施适用于所有模态或整个放射科。儿科放射科医师应持续努力减少不必要或低价值的影像学检查，在满足临床需求的前提下优先选择能耗最低的模态。纳入环境影响考量的临床决策支持工具也将具有实用价值。减少静脉对比剂使用的技术（如采用多剂量药瓶、维持多样化的单剂量药瓶库存、使用无针筒对比剂注射器等）已在部分放射科小规模成功实施，可显著减少废弃物。部分机构还参与了对比剂制造商提供的碘回收项目。

由于扫描仪在非扫描状态下仍消耗大量电能，优化其闲置时段能耗管理可产生显著效益：例如夜间与周末关闭IR设备，单台血管造影单元每年可节省超4公吨CO₂e；某机构夜间关闭MRI设备显著降低了功耗，每年可减少8.7–14.9公吨CO₂e排放。科室可与设备厂商合作，开发可更快切换至低功耗或关机模式的扫描仪；优化排程与患者周转流程也是降低能耗的途径。采购决策中可将设备全生命周期能耗纳入考量。

关闭闲置设备（如工作站、打印机）可实现节能。数据存储策略亦可优化：可采用分级存储系统——高频访问数据存于高速存储设备，低频访问数据存于更低能耗的存储设备，同时采用合适的数据压缩技术。

IR操作间在不使用时可允许温湿度与换气参数在一定范围内浮动。虽然有人状态下需严格维持温湿度与换气次数，但无人状态下允许参数回调。目前多数实践未在房间空置时回调暖通设置，导致大量能源浪费。安装 occupancy 传感器并自动回调暖通设置，可使手术室能耗降低高达70%，且不增加感染风险，改造投入可通过节能快速收回成本。

若检查或操作必须使用镇静，限制地氟烷与一氧化二氮的使用将产生显著减排效果。某儿童医院开展的可持续发展质量改进项目，5年内使手术室吸入麻醉相关的温室气体排放减少了87%。

降低手术耗材环境影响的核心是减少使用。IR操作中，可按操作复杂度配置不同的预组装器械托盘、制定医师个人常用器械偏好卡、营造“按需拆封”的文化，均可减少浪费。最小化冗余库存、优先使用临近有效期的耗材，可降低耗材过期废弃的概率。将一次性个人防护装备与手术耗材替换为可复用、可再处理的器械，也可降低排放，尤其在电网以可再生能源与天然气为主的地区效果更为明显。

其他减排机遇还包括：倡导清洁能源电网建设；推动成像设备从线性更替转向循环更替模式，即通过重复使用、回收与翻新现有扫描仪的部件，减少对原生材料的依赖。

尽管存在大量减排潜力，但部分策略的实施仍面临障碍。需要与政策制定者、地方公用事业公司或大型设备厂商协作的干预措施，往往依赖机构层面的支持，而此类支持可能不足。资金与领导力支持的缺乏、时间的限制，都可能制约放射科医师个体推进部分变革的能力。

结论

鉴于儿科患者对气候变化影响的独特易感性，我们呼吁儿科放射科医师积极降低本亚专科造成的环境影响。同时建议学界开展更多聚焦儿科人群的可持续性研究，铭记“儿童并非缩小版成人”这一永恒准则。通过进一步的研究、循证干预与倡导，我们可以在保护儿童健康与福祉的同时，削减成像带来的环境危害。