经皮冠脉介入术中术者头颈部辐射强化防护效果研究

钱海 丁科权 楼钶楠 岑泽民 章璐幸

我国冠心病的发病率仍呈逐年增长趋势，经皮冠脉介入术作为冠心病诊断及治疗的重要手段，发挥了极其重要的作用[1]。经皮冠脉介入术是近床操作，尤其在桡动脉途径，术者距离X 射线管和患者均较近。虽然铅衣可以阻挡术者躯干部位的大部分射线，但头颈部等暴露部位仍受到较大剂量的辐射[2]，其中晶状体对电离辐射的效应与辐射剂量的大小和频率密切相关[3]。有研究表明，在部分高难度冠状动脉介入术中如慢性闭塞病变的开通，术者一次手术的辐射剂量就接近放射操作人员的年有效剂量限值（20 mSv）[4]，因此更应重视冠状动脉介入术者头颈部的辐射防护。本研究旨在探讨冠状动脉介入术者头颈部辐射剂量与站位、造影投照位及物理防护强度之间的关系，现将结果报道如下。

1 材料和方法

1.1 仪器设备 （1）美国PHILIPS 公司Allura Xper FD20 型数字减影血管造影（digital substraction angiography，DSA）系统；（2）床旁防护装置：床上悬吊可倾斜防护屏[50 cm×43 cm（0.5 mmPb）]下接防护帘[50 cm×40 cm（0.5 mmPb）]，床边防护下屏蔽[88 cm×62 cm（0.5 mmPb）]，床边防护上屏蔽[50 cm×43 cm（0.5 mmPb）]；（3）仿真人体模型1 个（模拟患者，美国RSD 公司Alderson RANDO 仿真人体模型），普通人体模型2 个（身高170 cm，模拟第一、第二术者）；（4）可佩戴射线防护装备：透明全防护面罩2 个（0.5 mmPb，较铅眼镜防护面更广），加强型防护围脖2 个（0.5 mmPb，较普通防护围脖加宽加高，覆盖颌下腺、腮腺及甲状腺）；（5）美国Thermofisher 公司EPD-MK2 射线剂量测量仪2 个：剂量率范围0.01 μSv/h～40 000 μSv/h，自动调整模式，精度±5%，使用前均经过检测校正；（6）带夜视功能无线迷你摄像头及图像实时接收设备。

1.2 曝光条件及造影投照位 将仿真人体模型置于DSA 床中线上，胸部位于造影机C 型臂正位时平板接收器正下方。床高固定在0，平板视野19 cm，采用Cardiac-left coronary 15 fps 模式，体重选择55～70 kg，造影曝光采集采用冠状动脉造影常用的8 个投照位：（1）正足位（CAU 30°）；（2）左足位（LAO 45°CAU 20°）；（3）右足位（RAO 30°CAU 20°）；（4）正头位（CRA 30°）；（5）左头位（LAO 45°CRA 20°）；（6）右头位（RAO 30°CRA 20°）；（7）左侧位（LAO 45°）；（8）右侧位（RAO 30°）。平板接收器尽量贴近仿真人体模型。

1.3 术者站位及床旁防护装置摆放方式 参照心血管介入诊疗术中桡动脉穿刺时第一术者及第二术者站立位[5]：检查床位于中间位、C 型臂正位摆放时，在距离X 射线管中心70 cm 处作一平行床缘的平行线，第一术者位于该线与距离X 射线管中心100 cm交点处，第二术者位于该线与距离X 射线管中心150 cm 交点处。在不影响手术操作的前提下，悬吊防护屏放置于靠近穿刺点贴近第一术者处，下缘尽量贴近手术床面。床边防护装置尽量靠近第一术者位。此摆放方式为Fetterly 等[6]实验证实具有较佳的防护效果。

1.4 体表入射剂量率的采集和射线屏蔽率计算

1.4.1 体表入射剂量率的采集 两个射线剂量测量仪分别放置于第一、第二术者头颈部相应位置。在无防护、单纯床旁防护及床旁防护+面罩围脖3 种防护条件下，分别采集两位术者头颈部各部位（左眼、左腮腺颌下腺、甲状腺）在各投照位下的体表入射剂量率（每点在不同投照位下重复测量20 次，通过无线摄像头实时记录体表入射剂量率）。为减小误差，每次待剂量测量仪读数稳定时读取测量值；下次测量前需等待剂量率降至本底水平；连续两次曝光间隔30 s 以上，防止球管发热过载导致数据不准确；若出现检测数据偏差过大或DSA 系统出现过载报警则马上停止曝光，待球管温度下降，报警解除后继续采集数据。

1.4.2 射线屏蔽率的计算 利用体表入射剂量率分别计算每位术者头颈部各部位在不同投照位、不同防护措施下的射线屏蔽率。射线屏蔽率（%）=（无防护时体表入射剂量率平均值-防护时体表入射剂量率平均值）/无防护时体表入射剂量率平均值×100%[7]。两射线屏蔽率差值≥1.00%视作射线屏蔽率有差异，＜1.00%时视作射线屏蔽率相当。

1.5 统计学处理 采用SPSS 20.0 统计软件，符合正态分布的计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t 检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两位模拟术者左眼在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较 见表1。

由表1 可见，无防护时，第一术者左眼各投照位的体表入射剂量率均高于第二术者，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。两位术者左眼在不同防护条件下的体表入射剂量率比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），防护越强，体表入射剂量率越低。

2.2 两位模拟术者左腮腺颌下腺在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较 见表2。

由表2 可见，无防护时，第一术者左腮腺颌下腺在正头位、左头位、右头位和左侧位的体表入射剂量率高于第二术者，正足位、左足位、右足位、右侧位低于第二术者，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。两位术者左腮腺颌下腺在不同防护条件下的体表入射剂量率比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），且防护越强，体表入射剂量率越低。

2.3 两位模拟术者甲状腺在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较 见表3。

由表3 可见，无防护时，第一术者甲状腺在正足位、左足位、右头位、左侧位和右侧位的体表入射剂量率高于第二术者，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；在右足位低于第二术者，差异有统计学意义（P＜0.05）；两位术者左头位和正头位的体表入射剂量率比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。两位术者甲状腺在不同防护条件下的体表入射剂量率比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），且防护越强，体表入射剂量率越低。

2.4 两位模拟术者头颈部不同防护的射线屏蔽率比较及术者头颈部辐射防护示意图 见表4、图1。

表1 两位模拟术者左眼在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较（μGy/h）

表2 两位模拟术者左腮腺颌下腺在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较（μGy/h）

表3 两位模拟术者甲状腺在不同防护、不同投照位的体表入射剂量率比较（μGy/h）

由表4 可见，防护越强，射线屏蔽率越高。单纯床旁防护时，第一术者头颈部各部位的射线屏蔽率在多数投照位高于第二术者。床旁防护+面罩围脖时第一术者头颈部各部位的射线屏蔽率在多数投照位均高于第二术者。两位模拟术者床旁防护+面罩围脖射线屏蔽率的差值小于单纯床旁防护。

表4 两位模拟术者头颈部不同防护的射线屏蔽率比较（%）

图1 术者头颈部辐射防护示意图（床旁防护+面罩围脖）

3 讨论

实际工作中，很多术者因顾忌对操作的影响和舒适性，往往只穿戴射线防护服、甲状腺防护围脖，而忽视头颈部其余暴露部位的辐射防护，对床旁防护的使用也不够规范。而人体头颈部分布着晶状体、腮腺、颌下腺、甲状腺等射线敏感的组织，相较于经股动脉途径，经桡动脉冠状动脉介入术时术者距X射线管和患者都更近，所受辐射剂量也相对更大[8]，因此，做好术者头颈部的辐射防护意义重大。

既往研究者们多采用面积剂量乘积、空气比释动能和透视时间来描述术者所受辐射强度，但不同体重的患者、不同水平的术者以及不同的手术难度都将导致辐射剂量大幅波动，数据缺乏稳定性、可重复性及可比性。本研究的优势为：（1）采用仿真人体模型代替患者、普通人体模型代替术者进行曝光，既避免对真实患者、术者的伤害，又可以重复多次采集以得到更精确、稳定的数据，可比性强；（2）辐射剂量强度采用体表入射剂量率体现，可以实时反映单位时间内的辐射强度，更加直观和准确。

本研究对比不同术者站位、造影投照位和防护措施下的体表入射剂量率及射线屏蔽率后得出如下结论。首先，无防护时，两位术者头颈部各部位在各投照位下的体表入射剂量率均较高，辐射来源分为床下X 射线管的直射线和漏射线，以及床上患者胸部的散射线。第一术者与X 射线管的距离及与主射线束之间的角度随着造影投照位的改变而变化，距离X 射线管越近及与主射线夹角越小（即正对主射线），其所受漏射线、直射线和散射线的剂量越高，张引等[9]研究也证明了此观点。本研究中，左头位时第一术者离X 射线管较近，左足位时第一术者与主射线夹角较小，而且这两个投照位C 型臂角度相对较大，X 射线穿透仿真人体的厚度增加，为得到理想的图像质量，DSA 系统自动提高曝光条件（调整管电压、管电流），辐射剂量相应增加，因此第一术者在上述两个投照位的体表入射剂量率较高。这与Maccagni 等[10]的研究结果相一致，对高体重指数值患者实施介入手术时，X 射线穿透人体的厚度增加，需要通过提高曝光条件以获得质量可接受的图像，即更高的体重指数值意味着更高的辐射剂量[11-12]。而正足位、右足位时第一术者距离X 射线管较远，且C 型臂角度相对较小，X 射线穿透仿真人体的厚度减少，同时在这两个投照位下尽管第一术者与主射线夹角较小，但平板接收器正好位于患者胸部与术者头颈部之间，起到屏蔽部分射线的作用，故其体表入射剂量率相对较低。

无防护时，第一术者头颈部的体表入射剂量率在大多数投照位要高于第二术者，这是因为X 射线能量的衰减与距离的平方呈正比，第一术者相比第二术者距离X 射线管及患者胸部更近，因此其辐射剂量相对会更高。但个别投照位例外，比如在右足位时，第一术者左腮腺颌下腺和甲状腺的体表入射剂量率均低于第二术者，这与上面提到的距离X 射线管越近及与主射线夹角越小时辐射剂量越高的观点相冲突。这是因为在右足位时平板接收器位于患者胸部与第一术者左腮腺颌下腺、甲状腺之间，起到屏蔽部分射线的作用，而第二术者距离平板接收器较远，射线屏蔽作用较弱。所以在右足位时尽管第一术者左腮腺颌下腺、甲状腺距离X 射线管及患者胸部较第二术者要近，但综合平板接收器的射线屏蔽作用后，其体表入射剂量率反而较低。

给予辐射防护措施后，两位术者头颈部各部位在各投照位下的体表入射剂量率均显著降低，这与王智廷等[13]的研究结论相一致，这是因为床上防护可有效减少来自患者胸部的散射线，而床下防护使得来自X 射线管的主射线和漏射线均得到一定程度的衰减。其中第一术者更贴近床旁防护（悬吊防护屏及床边防护），第二术者的站位超出了床旁防护的有效屏蔽范围，故单纯床旁防护时，第一术者头颈部的射线屏蔽率在多数投照位高于第二术者，这与Ertel 等[14]的研究结论相一致，可见床旁防护改变了术者站立区域的辐射剂量分布。少数投照位射线越过床旁防护时，第一术者头颈部的射线屏蔽低于第二术者。此外，单纯床旁防护时第二术者左腮腺颌下腺的射线屏蔽率在右足位远高于右头位，这是因为X 射线管在右足位时距离第二术者最远，而在右头位时X 射线管距离第二术者相对较近且部分射线越过床旁防护的有效屏蔽范围。

在床旁防护基础上加用防护面罩和加强型防护围脖后，两位术者头颈部的体表入射剂量率进一步降低，射线屏蔽率进一步升高，且两位术者之间及各投照位之间的体表入射剂量率差值和射线屏蔽率差值均较单纯床旁防护时明显缩小，进一步减少术者站位和造影投照位对辐射剂量的影响，弥补了单纯床旁防护的不足。

综上所述，经桡动脉冠状动脉介入治疗中，术者头颈部的辐射剂量受站位、造影投照位、物理防护强度等多种因素综合影响，无防护时两位术者头颈部辐射剂量均较高，严重威胁术者的健康。采用床旁防护及佩戴防护面罩、加强型防护围脖可有效降低辐射剂量，且单纯床旁防护对第一术者的防护效果更好，而防护面罩和加强型防护围脖弥补了单纯床旁防护的不足。故相较于传统的简单防护措施，本研究的强化防护方案能给术者头颈部射线敏感部位（晶状体、腮腺、颌下腺、甲状腺）带来更全面、更有效的辐射防护，保护术者的健康。