先天性心脏病患儿介入治疗的辐射剂量

白家瑢 王凤 吴琳 陆颖 袁超 杨昊晟

随着介入手术成为儿童先天性心脏病（先心病）治疗的主要手段，治疗过程中患儿接受的辐射剂量逐渐引起关注。相比于成人，儿童的组织细胞对于辐射敏感性更高，且儿童生存期长，因此发生辐射损伤的潜在风险更大［1-2］。儿科放射协会提出低辐射剂量原则（as low as reasonably achievable，ALARA）辐射防护准则，即在保证获取满足手术需求的图像质量的前提下，应尽可能减少电离辐射暴露情况［3］。

目前国外已依据多中心临床数据建立了先心病介入手术的辐射剂量参照值，用于评价辐射防护效果［4-6］。美国心脏学院质量标准工作小组建议：手术医师应控制辐射剂量低于参照值的第95百分位，以此作为辐射防护质量改进的目标［7］。由于国内儿童心脏介入医师对于术中的辐射防护缺乏足够认识，因此至今尚未建立国内参照值。本文回顾性分析2016年1月至2018年10月复旦大学附属儿科医院心血管中心采用低辐射剂量影像策略下进行的先心病介入手术的辐射剂量值，并根据手术类型及患儿体重进行了分类，以供国内先心病介入医师参照。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入2016年1月至2018年10月复旦大学附属儿科医院接受先心病介入手术的患儿。（1）包括动脉导管未闭（patent ductus arteriosus，PDA）封堵术、房间隔缺损（atrial septal defect，ASD）封堵术、室间隔缺损（ventricular septal defect ，VSD）封堵术、肺动脉瓣狭窄（pulmonary valvuloplasty，PV）成形术、主动脉缩窄（coarctation of the aorta，CoA）球囊血管成形术和复杂体-肺动脉侧支（major aorto pulmonary collateral arteries MAPCA）堵闭术。（2）所有患儿仅接受上述介入手术中的一项，除外同时进行两项及以上介入手术者。本研究经复旦大学附属儿科医院伦理委员会批准（2017-162）。

1.2 先心病介入手术操作

所有先心病介入手术均在全身麻醉下实施，分别由两位具有10年以上经验的儿童心脏介入医师进行操作，手术操作方法参见《儿童常见先天性心脏病介入治疗专家共识》［8］。

1.3 设备及参数设置

本中心采用的数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）设备型号为AXIOM Artis dBA （西门子， 德国），设备可直接显示手术透视时间和辐射剂量，包括空气比释动能（air kerma，AK）和剂量-面积乘积（dose-area product， DAP）。本中心自2016年1月起实施低辐射剂量影像策略（表1）。如术中操作医师认为图像质量不能满足需求，可一键式切换回原默认设置。

表1 低辐射剂量影像策略

1.4 资料收集

收集每例手术患儿的年龄、体重、体表面积、手术类型及相关信息（包括肺循环/体循环血流量比值、狭窄两端收缩期压差以及体-肺动脉侧支数目）、透视时间和电离辐射剂量。

1.5 统计学分析

所有数据采用SPSS 19.0统计软件进行统计分析。计数资料用例（百分比）表示。呈正态分布的计量资料以均数±标准差（-x±s）表示，非正态分布者以中位数M（最小值，最大值）表示。例数≤5例则不列入统计。

2 结果

2.1 患儿一般临床特征（表2）

496例患儿中PDA 、ASD、VSD、PV、CoA和MAPCA分别为178例（35.9%）、77例（15.5%）、96例（19.4%）、68例（13.7%）、36例（7.3%）和41例（8.3%）。

2.2 先心病介入手术的辐射剂量

两位心脏介入医师均采用低辐射剂量影像策略顺利完成所有手术，低剂量参数设置下获取的透视图像完全能够提供手术所必需的影像信息，术中未出现因图像清晰度不足需上调透视参数设置的事件。并且记录各类介入手术的透视时间、AK、DAP、DAP/kg以及有效剂量（effective dose， ED），其中ED根据权重因子（权重因子按体重分类）进行计算［9］。各类介入手术的辐射剂量，依照DAP/kg进行排序为MAPCA封闭术＞VSD封堵术＞PV成形术＞CoA球囊血管成形术＞ASD封堵术＞PDA封堵术，按ED排序为MAPCA封闭术＞VSD封堵术＞PV成形术＞ASD封堵术＞CoA球囊血管成形术＞PDA封堵术（表3）。

表2 患儿一般临床特征［M（最小值，最大值）］

表3 先心病介入术的辐射剂量［M（最小值，最大值）］

国外研究证实辐射剂量与患儿体重呈线性相关［4］，将辐射剂量值进一步按照先心病介入手术种类以及患儿体重进行分组（＜10 kg，10～20 kg，20～30 kg，30～50 kg以及＞50 kg），如病例数≤5例则不进行数值统计，由于各类介入手术≥30 kg的病例数均≤5例，因此未列入表内（表4～6）。表4为体重小于10 kg患儿中不同手术类型的辐射剂量，共有156例患儿，其中PDA患者较多，而ASD和VSD两类手术患儿均≤5例故未纳入统计。表5为体重10～20 kg患儿中不同手术类型的辐射剂量，共计281例患儿，按照DAP/kg大小排序为：MAPCA封闭术＞VSD封堵术＞CoA球囊血管成形术＞PV成形术＞ASD封堵术＞PDA封堵术。表6为体重20～30 kg患儿中不同手术类型的辐射剂量，仅PDA、ASD、VSD封堵术三类手术患儿病例数＞5例，三类手术中VSD的DAP/kg最高。

3 讨论

介入手术具有创伤小、恢复迅速、美观无瘢痕的优势，在心脏疾病的临床治疗中越来越多地替代传统外科手术。但在介入手术操作中，常规应用X线透视显示心脏影像及指引导管的位置，此过程不可避免地产生电离辐射，对患者健康存在潜在的威胁，因此心脏介入治疗中的辐射防护引起了极大重视［10］。儿童的细胞增殖率高，细胞分化种类多、形态变化大、功能差异大，所以其组织对于辐射敏感性更高。儿童的组织敏感性大约是成人的2～10倍，因此辐射暴露风险与暴露年龄呈反比线性关系。同时，由于儿童生存时间较成人长，因此长期的随机效应（如恶性肿瘤）的发生风险增高［11-12］。由此，在儿童心脏介入手术中如何有效降低患儿的辐射暴露更值得关注。

影响先心病患儿介入手术辐射剂量的因素佷多，首先是手术的复杂性，其次包括患儿年龄、体重以及DSA设备参数设置，此外手术操作者的防护意识与防护技巧也会造成明显差异。自2016年1月起，本中心的先心病介入术采用了低辐射剂量影像策略，即合理去除滤线栅、调整DSA设备参数设置并定期进行操作人员的辐射防护意识和防护技巧的培训。已有临床研究与假体实验证实降低透视及曝光帧数和剂量可有效降低辐射剂量［13-14］；体重＜20 kg患儿中去除滤线栅对于图像质量影响不大但可以显著降低辐射剂量［15-16］。本中心在上述研究基础上，结合手术医师的操作经验，提出对于ASD、PV和CoA患者，由于术中使用的介入器械体积大，因此对于图像清晰度要求低，可在所有体重患儿的介入手术中去除滤线栅以降低辐射剂量。与2017年美国多中心协作组颁布的辐射剂量参照值［4］相比，本中心的PDA、ASD和PV三类手术的DAP/kg中位数明显较低，全部三组患者中仅1例PDA封堵术的辐射剂量达37.35 μGy · m2/kg，略高于美国参照值中的中位数，其他均低于中位数，提示本中心采用的低辐射剂量影像策略具有良好的辐射防护效果。美国所颁布的参照值中缺乏VSD封堵术、CoA球囊血管成形术和MAPCA堵闭术的数据。国内发表的一些单中心小样本数据中，辐射剂量均未进行DAP/kg校正，因此无法与本研究结果进行比较［17-18］。

表4 先心病介入术的体重分组＜10 kg者辐射剂量情况［M（最小值，最大值）］

表5 先心病介入术的体重分组10～20 kg者辐射剂量情况［M（最小值，最大值）］

表6 先心病介入术的体重分组20～30 kg者辐射剂量情况［M（最小值，最大值）］

不同辐射源对人体的损伤效果是不一样的，这与辐射种类有关。为此，专门定义了ED，以希沃特（Sivert，Sv）为单位，让不同类辐射的杀伤力之间可以进行公平的比较，用来衡量辐射对生物组织的影响程度［11］。在儿童常规X线检查中，胸部、腹部和骨盆X线平片的ED分别低至0.01～0.028 mSv、0.03～0.05 mSv和0.02～0.03 mSv［19-20］；钡餐造影和逆行尿路造影为1～5 mSv和0.5～0.8 mSv［21］。儿童CT检查中，0～5岁儿童平均ED约5.5 mSv，心脏CT检查平均 ED 1.5～3.2 mSv［22-23］。介入手术中，一般权重因子要经过假体模拟实验来计算，不同年龄、体重以及不同投照角度、照射距离的权重因子不同，因此计算极为繁琐［24-25］。本研究参照Ubeda等［9］方法进行估算，显示在低辐射剂量影像策略下，我院先心病患儿介入手术的ED为0.83～3.73 mSv，为常规X线检查的 20～100倍，与CT检查接近。

目前国外依据多中心临床数据建立了先心病介入手术的辐射剂量参照值，有助于各家医疗中心和每位手术操作医师进行辐射防护效果的评估与改进［4-6］。美国2017版的辐射剂量参照值较2014版呈下降趋势，证实了辐射剂量参照值的建立可促进介入医师加强术中辐射防护［4-5］。长期以来国内医师对于辐射防护的意识比较薄弱，对于先心病介入手术的临床评价往往仅聚焦于手术技巧、疗效及并发症，极少关注手术的辐射剂量，甚至国内相当一部分患儿的先心病介入手术是在综合性医院采用DSA成人患者参数模式完成的。因此建立国内先心病患儿介入手术的辐射剂量参照值，用于评价先心病介入手术的辐射防护质量是极其必要的。介入手术中：AK代表射线入口处表面皮肤吸收的辐射剂量；DAP表示照射到人体表面的X线束横截面积与AK乘积，可反映患者接受的总辐射剂量；透视时间的长短虽然会影响辐射剂量，但与DAP、AK相关性不高，不适于单独用作手术辐射暴露剂量的监测指标［5］。同年龄患儿的体重可存在显著差异，患儿DAP与体重的相关性高于成人，因此DAP/kg用以比较不同体重患儿的辐射暴露剂量更具有参考性［4，26-27］。在选用先心病介入手术中辐射暴露剂量的监测指标时，按照优先顺序，DAP/kg＞DAP＞AK＞透视时间。

本研究测定了低辐射剂量影像策略下六类常见先心病介入手术的单中心辐射剂量值。今后在全国范围内，应进一步通过多中心联合大样本量临床研究建立国内先心病患儿介入手术的辐射剂量参照值，用于评价各家医疗中心和手术操作医师的术中辐射防护质量，其必将对于促进国内介入医师加强术中辐射防护意识，降低术中患儿的辐射暴露具有重要积极意义。