冠状动脉造影中降低帧率和电影曝光剂量的效果分析

韩静，贾若飞，李响，杨铎，李南，聂绍平

X射线尽管给患者的诊断和治疗带来了巨大获益，但在获益过程中我们应明确电离辐射带来的相关性危害[1]。随着心血管介入手术越来越复杂，荧光透视及记录电影的时间延长，可能导致患者暴露于更高的辐射水平[2]。电离辐射管理应用的核心原则是尽可能减少放射线剂量（ALARA）。ALARA原则是要认识到再少的放射剂量也不被认为是绝对安全的[3,4]。应用于患者X射线散射是辐射暴露的主要来源，减少给予患者的放射剂量也可降低操作者的接受剂量[5,6]。在冠状动脉（冠脉）造影期间，X射线的总剂量与电影曝光剂量（μGy/fr）和每秒帧数（f/s）密切相关，常用电影曝光剂量为0.200 μGy/fr，帧率为15 f/s。本文旨在评估将电影曝光剂量由0.200降至0.120 μGy/fr，帧率由15降至7.5 f/s后，其放射线总暴露剂量是否可明显降低，图像质量是否满足临床医师的要求。

1 资料与方法

1.1 研究对象纳入自2014年3月～2015年8月，就诊于北京安贞医院并行冠脉造影患者215例，均以右侧桡动脉为手术入路。随机分至标准帧率标准电影剂量组（标准组）或低帧率和低电影剂量组（剂量管理组，DMP组）。入选标准：(1)18岁以上（含18岁）75岁以下的不稳定型心绞痛（UA）；(2)符合UA诊断依据参照2007年中华医学会心血管分会制定《不稳定型心绞痛和非ST段抬高心肌梗死诊断与治疗指南》[7]标准。排除标准：因急性心肌梗死需要行急诊介入手术，合并瓣膜病，合并心肌病,冠状动脉旁路移植术患者，左心室射血分数＜30%，已知的肾功能不全，基础肾功能检测血清肌酸酐＞2.5 mg/dl（男）、＞2.0 mg/dl（女），已知的肝功能不全,基础肝酶检测大于正常值的3倍，晚期肿瘤患者，多脏器功能衰竭患者，预期寿命小于5年，研究开始前30 d内接受过其他试验药物治疗或其他器械研究而未完成主要终点，患者不能遵守研究方案（如不能随访及不可能完成本研究）。所有患者均签署知情同意书，并经我院伦理委员会审批。

1.2 X射线剂量评估标准组以15 f/s的帧率和0.200 μGy/fr的电影剂量行血管造影。DMP组以7.5 f/s的帧率和0.120 μGy/fr的电影剂量进行造影。将每例患者总的X射线剂量（也称空气比释动能；AK）记录于数据里。放射时间定义为介入过程中进行透视的时间。本研究未直接测量介入医师的放射线暴露剂量。规定了其它变量，如最大化桌面高度，将放大倍数设置为22 cm，C型臂机头角度尽可能一致，将图像质量和采集时间标准化。为确保兼顾研究的准确性和临床安全性，所有变量由操作者决定。收集所有变量相关数据，比较两组间的差异。

1.3 相关原则尽管血管造影没有标准，但本研究有几项基本原则：排除非右侧桡动脉入路患者；电影采集数量的最小数字是6；研究前强调最佳放射剂量的重要性（包括减少使用极端角度及通过减少放射源到检测器的距离来降低放射剂量）。

1.4 研究终点主要终点是每例患者实施介入手术时总放射线剂量（AK），其定义为介入参考点的总AK；次要终点放射时间为在介入中放射的时间；对比剂用量；介入并发症发生率（排除桡动脉并发症）。次要终点还包括评估血管造影图像的质量。为了客观评估图像质量，我们设计了一个10分制表格，10分表示质量最好。包括评估图像清晰度、图像流畅性和噪音强度等方面，并设计了一个诊断价值指数，对整个过程进行综合评估。每组选择30组影像进行对比。并由另外10位经验丰富的介入医师进行图像评分及评价图像质量。

1.5 统计方法分类变量用卡方检验。连续数据比较采用t检验。

2 结果

记录215例患者的造影X线放射总剂量AK。P＜0.05为差异有统计学意义，NS为无统计学差异，应用SPSS 22.0软件处理相关数据。其中，106例采用标准剂量方案（以15 f/s的帧率和0.200 μGy/fr的电影剂量）；109例采用DMP方案（7.5 f/s的帧率和0.120 μGy/fr的电影剂量）。两组患者的一般基线资料，如身高、体重、体质指数（BMI）等，两组合并高血压、糖尿病、高脂血症及吸烟史等危险因素均无统计学差异，P＞0.05（表1），具有可比性。

表2展示了两组患者接受放射线剂量的对比。DMP组患者接受放射线剂量显著低于标准计量组（181.4 vs. 352.7 mGy；P＜0.01）。二组患者在放射线时间（110.4 vs. 117.7 s），电影记录数量（6.2 vs. 6.2）和造影剂用量（47.8 vs. 50.2）ml方面没有统计学差异。在标准剂量组中，一例患者因术者导丝操作不当，造成了肱动脉血肿；而在DMP方案组中，未出现相关并发症；两组间无统计学差异。

表1 两组患者的一般资料比较

表2 两组患者的图像质量结果比较

3 讨论

回顾性研究证实，冠状动脉造影时改变放射线剂量的模式，将记录电影的单位曝光剂量从0.200μGy降至0.120 μGy，并将透视和记录电影的放射线帧数从15f/s降至7.5f/s时，造影的总放射线剂量将显著下降。

电离辐射，虽然对各项侵入性检查非常有帮助，但同样也可带来相关危害[8-11]。当放射剂量很小时其带来的风险相对较小，随着剂量增加，损伤风险会持续增加。当放射剂量超过一定阈值时，会造成严重的损伤[12,13]。因此医生在决定对患者行放射线检查及治疗前应当权衡利弊，应充分了解放射线可能对患者带来的相关损害[14,15]。ACCF/AHA/HRS/SCAI曾针对介入心脏病学领域提出过放射线管理相关草案[16]，总结出设备条件、患者因素及医生本身均会影响介入术中放射线剂量。对于医生来讲，多数情况下患者因素不可控。增加医生群体对放射线损伤的认识并提高放射防护能力可有效的降低放射线剂量。Shikhar等[17]报道他们于导管室推行可由术者控制的放射防护策略，包括减少使用大角度的投照体位，提高床的位置，减小机头至接收器的距离，增大图像尺寸，减少投照轮廓等，证实了采用以上策略，强化医生的防护意识，可大幅度降低放射线剂量。Farajollahi等的研究也同样证实采用极端的投照角度会增加放射线剂量，因此无论何时我们都应当避免过大的投照角度[18]，同样也从侧面证实了医生在介入手术中放射线防护方面起到至关重要的作用。我们的研究针对影响放射线的第三个方面：器械设备及设置。在大部分采用西门子机器的导管室中，标准的电影单位剂量为0.200 μGy/fr，透视和电影的帧数为15 f/s，因此我们可以计算出单位时间的电影采集剂量为：0.200 μGy/fr*15f/s=3 μGy/s。

在DMP组中，采集电影剂量为0.120 μGy/fr，帧数为7.5 f/s，单位时间的电影采集剂量为：0.120 μGy/fr*7.5 f/s=0.9 μGy/s ，0.9 μGy/s÷3 μGy/s=0.3从公式计算可以得出，从理论上讲，改变设置后单位时间电影剂量下降了70%。实际过程中，由于存在个体差异，DMP组中放射线剂量平均下降了51.4%，无论如何，放射线剂量均大幅度下降。

为评价图像的质量，我们设计了一个10分制的表格，从三个方面来评价新制式下冠状动脉造影的诊断价值。几项研究也曾报道通过创新的方法来降低放射线剂量。Pyne CT[19]等对比了采用标准设置（透视和电影采集帧数为15 f/s）和改进设置（透视和电影采集帧数为10 f/s）来完成冠脉介入手术，总放射线剂量显著下降（1763.1 mGy vs. 1179.1 mGy；P＜0.0001）。Sadamatsu[20]研究证实，单纯降低透视的帧数（15 f/s改为7.5 f/s）仍可降低放射线剂量（701.4±427.9 vs. 936.8±623.9 mGy，P=0.02）。Hansen[21]证实PCI术中将帧数设置10f/s降为7.5f/s，可降低放射线剂量（703.0 vs. 621.0，P=0.041），并且30 d和6个月的随访显示，并发症发生率和MACE方面两组间均无差异。

本研究也存在着一定的局限性：首先，研究设计的类型会不可避免的产生选择偏倚。其次，三位术者均为有着丰富介入心脏病学经验的医生，但是，他们个人的操作风格，或多或少会对结果产生一定影响。第三，本研究为单中心研究，未来需要开展多中心研究来进一步证实该结果。最后，对于图像质量的评价方法并未完全客观，可能影响研究结果。