血管機低劑量系統在房間隔缺損手術中的X射線劑量評價

周軒，劉宇軒，彭勇

四川大學華西醫院 a.放射科; b.心內科，四川 成都 610000

引言

經導管治療房間隔缺損（Atrial Septal Defect，ASD），讓適應征患者免于外科開胸創傷性手術，是一項廣泛應用于全世界的微創治療技術[1]。經導管手術已經成為ASD的主要治療方法。手術全程在X射線的引導下進行。由于患者個體情況、X射線時間等因素均有差異，相應的患者受到了不等劑量的電離輻射。國內外的放射劑量研究大多集中在冠心病方向[2-3]，結構性心臟病的單獨研究較少[4]。因此，我們對339例進行了經導管治療ASD手術，進行了X射線劑量數據的統計學分析，為研究經導管治療ASD的放射輻射防護提供數據依據。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析2018年7月至2019年12月期間，我院心血管內科收治的經導管治療ASD患者的臨床資料。納入標準：經超聲心動圖診斷為繼發孔型ASD[5]；完成經導管ASD封堵手術。排除標準：合并其他先天性心臟病患者；碘對比劑過敏患者。符合上述標準患者339例；男81例，女258例，年齡最小者2歲，最大者72歲。所有患者的手術均由A、B兩位術者完成，其中A術者完成158例，B術者完成181例。

1.2 方法

經導管治療方法：患者行全身麻醉或局部麻醉，經皮行股靜脈穿刺；經導管行至心臟房間隔缺損部位后，進行封堵。封堵完成后，用心臟彩超評估封堵療效[6]，最后行正側位電影采集圖像。封堵器按術中需求選用上海或北京記憶合金封堵器。手術全程在血管機系統X射線下引導完成。

1.3 DSA血管機系統

兩臺血管機系統共同完成了所有納入患者的手術。按血管機系統型號，將本回顧性研究分為兩組：FD10 Clarity組（Philips血管機低劑量系統）和FD10組（Philips血管機系統）。

FD10 Clarity低劑量系統選擇Cardio Clarity程序，FD10系統選擇Cardio程序。兩臺系統參數均為：透視幀率15幀/s，采集幀率25幀/s，平板探測器與球管距離（SID）按C臂不同角度機位選擇87～120 cm，平板探測器照射野（FD）25 cm，固有濾過0.40 mm Cu+1.00 mm Al，管電壓（kV）、管電流（mA）系統自動調節。

通過DSA血管機系統配置的Patient-Run Log，可以得到具有價值的X射線放射劑量的劑量面積乘積（Does Area Product，DAP）值和皮膚接受輻射劑量空氣比釋動能（Air Kerma，AK）值。

1.4 數據采集

在每位患者術后，放射專職技師會對患者信息進行核對，在簡道云數據庫手機端中記錄檢查編號、患者疾病信息、手術耗時、X射線透視累計時間、X射線電影序列數量及幀數、DAP值、AK值等信息。

1.5 統計學方法

采用SPSS 22.0軟件進行數據的處理與統計學分析，計數資料用中位數和四分位數表示。分別對兩臺血管機系統完成的ASD封堵手術的X線DAP和AK值進行Mann-Whitney檢驗比較。以P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 臨床基線分析

將兩臺血管機系統完成患者的年齡和男性患者，分別進行獨立樣本t檢驗和χ2檢驗，差異均無統計學意義（表1）。

表1 FD10 Clarity組與FD10組年齡及男性數量比較

2.2 X射線放射及輻射劑量

339例患者在接受經導管手術過程中，血管機系統自動檢測X射線劑量。

DAP值，分別在＜10000 mGy·cm2，10000～20000 mGy·cm2，＞20000 mGy·cm2三個范圍，DAP值＜10000 mGy·cm2的患者占74.63%，DAP值在10000～20000 mGy·cm2的患者占15.34%，DAP值＞20000 mGy·cm2的患者占10.03%。DAP值高于30000 mGy·cm2的手術有13例患者，占3.93%，最高達179244 mGy·cm2。

患者皮膚累計輻射劑量（AK值），分別在＜100 mGy，100～200 mGy，＞200 mGy三個范圍，AK值＜100 mGy的患者占85.26%，AK值在100～200 mGy的患者占9.73%，AK值＞200 mGy的患者占5.31%。AK值高于300 mGy的手術有5例，占1.77%，最高達677 mGy。

按手術選用的兩臺血管機系統將339例患者分為FD10 Clarity組和FD10組，比較兩組放射及輻射劑量。分別對兩 組數據行Kolmogorov-Smirnoya檢驗，P值均＜0.001，呈非正態分布，故選用非參檢驗計算分布差異。圖1可見DAP值和AK值在兩組中的分布情況。

圖1 DAP值和AK值數據在兩組中的分布情況

兩組得到的DAP值和AK值相互比較，得到的數值差異均有統計學意義（P＜0.05），詳見表2。

表2 FD10 Clarity組與FD10組間比較

2.3 不同術者對DAP值和AK值在兩組中的影響

表3和表4分別列出了A、B術者在兩組中完成ASD封堵手術的DAP值及AK值。在DAP值比較上，FD10 Clarity組較FD10組，A降低了41.95%，B降低了70.97%；在AK值 比 較 上，FD10 Clarity組 較FD10組，A降 低 了58.30%，B降低了79.67%。雖然A的DAP值和AK值明顯低于B，但他們的手術總量大體一致，分別在兩組中得到的數據均有明顯差異，且差異有統計學意義（P＜0.05）。

表3 A術者在FD10 Clarity組與FD10組完成情況的組間比較

表4 B術者在FD10 Clarity組與FD10組完成情況的組間比較

數據統計分析得出，A、B術者操作手術X射線劑量，均存在顯著差異性（P＜0.05）。FD10 Clarity系統得到的平均AK值為34.41 mGy，低于FD10系統的74.94 mGy，降低了54.08%。而在圖像方面，FD10 Clarity系統圖像質量優于FD10系統或至少與之相當，見圖2。

圖2 采集的圖像

如表5，正側兩個體位投照，管電壓大致相同，但管電流差異較大，側位DAP值明顯高于正位。

表5 不同體位投照的管電壓、管電流和DAP值差異

3 討論

本研究數據取自兩套DSA血管機系統，這些數據顯示了在ASD封堵手術過程中，詳細的X射線放射及輻射劑量。DAP的計量單位是mGy·cm2，表述X射線球管產生的射線劑量[7]。它指區域范圍內的X射線劑量，不隨位置變化。FD10 clarity系統得到的平均DAP值為5702 mGy·cm2，低于FD10系統的8576 mGy·cm2，降低了33.51%，低劑量系統明顯低于非低劑量系統的射線發生量；AK的計量單位是mGy，表述患者的皮膚器官照射劑量[8]。它指1 cm2面積內的射線劑量，AK值來源于等中心15 cm位置1 cm范圍內劑量值。FD10 Clarity系統得到的平均AK值為34.41 mGy，低于FD10系統的74.94 mGy，降低了54.08%，低劑量系統的優勢更加突出，較普通系統降低了一半以上的AK值。

介入手術存在多樣性，患者也有個體差異，放射輻射的劑量及時間均有差異。由于DAP值表述X線的放射劑量，所以我們著重討論表述皮膚器官受輻射劑量的AK值。將AK值分為三個范圍：低等范圍（低于10 mGy），中等范圍（幾十mGy）及高等范圍（幾百mGy）[9]。本研究中，研究對象的平均照射時間為478 s，85.26%的患者AK值＜100 mGy，故而大部分屬于中等范圍劑量。雖然有1例AK值達到677 mGy，照射時間為12 min，單位時間均值為56.42 mGy/min，但仍未達到WHO和FDA對放射輻射損傷的定義及規定。WHO認為，皮膚表面輻射劑量超過2 Gy，受輻射局部可能出現短暫性皮膚紅疹[10]。FDA規定，單次照射皮膚劑量不得超過87 mGy/min。

ICRP定義放射防護基本原則：實踐正當化、輻射防護最優化和個人劑量當量限值[11]。患者在術中被X射線輻射后，很難判斷是否發生輻射損傷。因此有必要記錄并關注患者受輻射的劑量[12]。

影響患者受輻射劑量的因素大體有三類[13]：① 患者的個體因素差異，輻射劑量會不同[14]；② 術者因素差異，每位術者水平有區別，在本研究中，A術者的放射及輻射劑量均低于B術者，說明術者除了提高臨床技能外，還應能夠熟練操作血管機系統，在C臂角度改變和床面移動等非關鍵性操作過程中，避免不必要的射線產生；③ DSA血管機系統因素差異，該因素是主要因素，包括系統的型號、功能等。從本研究的結果得出：應當優先選擇在低劑量血管機系統進行經導管治療ASD手術。DSA除了要有手術基本功能外，還要配備放射輻射劑量監測管理模塊[15]。作為成像設備的影像增強器，隨著工業的快速進步，被非晶硅平板探測器所替代[16]，成為DSA血管機系統的核心。Clarity作為血管機低劑量系統，運用超強空間噪聲抑制技術，通過更大臨近計算范圍，以及更敏銳的信號識別和超強的噪聲抑制，在保證同等影像質量下，降低了X線放射劑量。為了對心臟進行運動補償，強力時間噪聲消減技術，使得影像資料既有足夠信息，又更一步降低了放射劑量，人體受輻射損傷的幾率大幅降低[17]。在經導管手術中，血管機低劑量系統成為降低輻射劑量的關鍵因素。

術者可以通過DSA的機械操作來降低放射輻射劑量。C臂要進行小角度投射[18]，因為人體橫斷面不是正圓形，隨著C臂角度增加，投射區域的體厚也會相對增加，體層增加到一定厚度，輻射劑量會成倍數增長。

而放射輻射劑量與放射源距離的平方成反比衰減，所以在C臂投射角度允許的情況下，縮小平板探測器到球管的距離，并操作平板探測器盡量貼近患者。除上面幾點，術者還應縮小照射野[19]。

4 結論

通過本研究得出結果：血管機低劑量系統在經導管治療ASD手術中，較傳統血管機系統，有著更明顯的射線劑量優勢。