冠心病介入治療輻射防護的進展

廖偉杰，馬康華

(重慶醫科大學附屬第一醫院心血管內科，重慶 400010)

0 引言

冠心病介入治療包括冠狀動脈造影和經皮冠狀動脈介入治療(PCI)，是冠心病的重要診斷和治療手段，其廣泛應用提高了冠心病患者的生活質量，降低了死亡率。雖然冠心病介入治療在全球范圍內廣泛進行，但血管造影成像技術的一個主要缺點是其暴露在電離輻射的環境中。與其他同樣有電離輻射的醫療檢查相比，冠脈造影輻射劑量是最高的[1]。據報道，冠心病介入治療術中冠脈造影的輻射劑量為7毫西弗(mSv)，而PCI的輻射劑量為17mSv[2]。然而，有些患者在一次手術中接受高達50mSv的輻射劑量[3]。一項研究發現，心臟介入醫生在他們的職業生涯中累積了50mSv到200mSv的輻射劑量[4]。

冠心病介入術中患者主要接受X線的直接照射，術者主要接受X線散射。根據電離輻射對組織損傷方式不同，分為隨機性效應和確定性效應。隨機性效應是指電離輻射對細胞基因的損傷，具有隨機性和不可預測性[5]。輻射劑量越大，隨機性效應發生率越高，無劑量閾值。損傷的嚴重程度與輻射劑量無關。隨機性效應損傷中最引人關注的是細胞分子破壞和突變導致的惡性腫瘤[5,6]。一些研究報道職業輻射暴露與終生癌癥風險增加相關，但其增加的風險差別卻很大[5-7]。這可能因為輻射誘發的惡性腫瘤與自發發生的惡性腫瘤在臨床上表現相同，沒有相關研究能更準確地估計輻射暴露與惡性腫瘤的風險[6]。確定性效應是指電離輻射導致細胞損傷或死亡。發生率及損傷的嚴重程度與輻射劑量呈正相關，有劑量閾值。確定性效應與皮膚損傷和白內障相關[5]。白內障和晶狀體混濁是最常見的確定性效應損傷[2,4]。其他已報道的確定性效應損傷包括胚胎或胎兒發育受損、生殖功能受損、免疫缺陷[5]和少精子癥[7]。一項研究為期10年，調查了466名從事冠心病介入治療的健康專業人員的健康狀況。研究發現，與其他健康專業人員相比，從事介入人員的皮膚損傷、白內障和心血管疾病的發病率在統計上有顯著增加[4]。

減少冠心病介入治療中輻射暴露應遵循三大原則：放射實踐的正當化，放射防護的最優化，個人劑量限制。這有利于防止發生確定性效應，并將隨機性效應限制在可接受的范圍。減少冠狀動脈介入治療中輻射暴露的方法有很多。充分使用輻防護設備，常規使用個人防護裝備，使用減少輻射暴露的技術，對工作人員進行適當的輻射知識培訓，常規進行輻射劑量監測，盡量遠離輻射源等均可有效減少輻射暴露。本文對輻防護設備，個人防護裝備，減少輻射的技術進行簡單介紹。

1 輻射防護設備

輻射防護設備包括天花板懸掛的可移動式鉛屏、床旁懸掛的吸收簾、一次性輻射吸收簾和橈動脈臂板。

1.1 懸掛鉛屏

可移動式鉛屏通常由透明的含鉛塑料制成，主要保護術者頭部、甲狀腺、上肢。在手術過程中能根據投照角度等不斷調整位置。手術過程中將鉛屏放到合適位置是顯著減少術者輻射暴露的關鍵。為了使輻射保護效應最大化，鉛屏應盡可能靠近患者表面并在手術過程中不斷調整位置。Micha Maeder等人用熱釋光劑量計評估3位術者左眼和左手無名指的局部輻射劑量，發現使用鉛屏使術者劑量面積乘積(DAP)歸一化眼部輻射劑量減少了18倍，而僅觀察到對術者手部劑量的微弱影響[8]。J Domienik等人研究發現，可移動式鉛屏減少了術者晶狀體1.3倍的輻射劑量[9]。

1.2 床旁吸收簾

床旁懸掛的吸收簾主要保護術者的骨盆和下肢。C. P. Shortt等人研究報道安裝床旁鉛簾可使術者雙下肢輻射劑量減少64%[10]。后來的一項前瞻性、單中心、隨機研究(Extra-RAD研究)進一步證明了床旁吸收簾在減少術者輻射暴露中的作用。該研究發現在經橈動脈冠狀動脈介入手術中，使用臺下防輻射裝置(包括不同大小鉛簾)使術者骨盆水平輻射劑量減少了2倍，使術者胸部水平輻射劑量減少了1倍[11]。

1.3 一次性輻射吸收簾

放置在患者身上的一次性輻射吸收簾能減少術者的輻射暴露，特別是在術者面臨高輻射風險的手術時。但在一些研究中卻發現其增加了患者的輻射暴露。Andrew Ertel等人通過對人體模型使用不同類型的一次性輻射吸收簾，發現由鉍鎢銻等金屬組成的輻射吸收簾能顯著減少術者輻射劑量，最高可達72%[12]。Jerry N. King等人研究發現使用含有鉍鎢銻金屬元素的一次性輻射吸收簾可以有效減少術者多部位的輻射劑量，其中眼睛的輻射劑量減少了11倍，甲狀腺減少了24倍，手減少了28倍[13]。在后續的兩項前瞻性研究中，一次性輻射吸收簾對術者的輻射保護進一步得到證實[14,15]。然而，Musallam等人進行的一項隨機研究發現，在經橈動脈冠狀動脈介入手術中使用盆腔鉛吸收簾將術者的輻射劑量減少了2倍，但患者的輻射劑量增加了1倍[16]。另一項隨機研究同樣發現在經橈動脈冠狀動脈介入手術中使用盆腔吸收簾時能有效降低術者的輻射劑量，但卻增加患者的輻射劑量[17]。這可能是因為輻射吸收簾有效減少術者接受的X線散射，而未減少患者接受的X線直接照射。

1.4 橈動脈臂板

一種橈動脈輻射防護板由帶有凹槽的平面臂板和插入在凹槽上20cm高的0.5mL鉛當量垂直橡膠板組成，在術中可為患者的手臂提供支撐，它已被證明可以減少術者在經橈動脈冠狀動脈介入手術中的輻射劑量[18]。RAD Board?橈動脈臂板也具有類似的結構，它的平面臂板有內置的輻射散射保護裝置，但沒有垂直橡膠板。在其網站上公布的一項獨立調查中，顯示它使術者在腰部水平和頸部水平輻射劑量分別減少了44%和25%。然而，該調查未排除盆腔吸收簾對術者輻射暴露的影響[19]。隨后的一項隨機對照試驗在均使用盆腔吸收簾的基礎上根據是否加用RAD Board?橈動脈臂板將265名患者分為兩組，測量術者的輻射劑量，發現使用橈動脈臂板與術者受到更多輻射暴露顯著相關，可能的原因是使用Board?橈動脈臂板影響了標準輻射防護的使用[20]。所以其對術者的輻射保護有待更多研究進一步證實。

2 個人防護裝備

個人防護裝備包括鉛帽、鉛手套、鉛眼鏡、脖套和鉛衣。

2.1 鉛帽

鉛帽主要保護術者頭部，而頭部是冠心病介入治療中術者輻射保護相對薄弱區域，左側頭部接受的輻射暴露高于右側。有研究報道心臟介入醫生左側腦癌可能與職業性輻射暴露之間存在因果關系[21]，可見頭部防護的重要性。與可移動式鉛屏相比，鉛帽覆蓋面部兩側和下部，可以減少頭部輻射暴露[22]。然而，一個鉛帽的重量約為1140g，這可能會進一步加劇術者骨關節系統負擔引起骨科相關疾病[23]。現在有了無鉛的替代品，比如由鉍和鋇組成的手術帽，重量只有53g。無鉛手術帽最初被認為可以有效地減少頭部輻射暴露[24]。然而，最近的一項研究發現，X線散射主要來自術者的頭部以下，而無鉛手術帽不能覆蓋這一區域。它只將大腦的輻射劑量降低了3.3%，輻射劑量下降的程度幾乎可以忽略不計[25]。

2.2 鉛手套

冠心病介入治療中雙手接受的輻射暴露并不會對術者造成重大健康風險。保護雙手的最好方法是遠離輻射源的直接照射。盡管現在可以使用鉛手套，但如果將戴著手套的手放在X線直接照射下，當前X射線系統中的亮度控制系統會自動調高亮度，從而增加患者和術者的輻射劑量。同時不合適的手套尺寸也可能會影響術者的操作。以上兩點限制了鉛手套在臨床實踐中的使用[26]。

2.3 鉛眼鏡

輻射性白內障是心導管室工作人員眾所周知的風險之一。暴露在電離輻射中的醫務人員白內障患病率增加，且心臟介入醫生患病率更高[27]。研究發現，使用鉛眼鏡可以明顯降低眼睛的輻射暴露[9]。

2.4 脖套

甲狀腺是一個對輻射暴露敏感的器官，一項研究發現長期輻射暴露與甲狀腺癌發病率上升相關[28]。在手術過程中應始終佩戴脖套，為達到最好的防護效果佩戴時一定要確保脖套和鉛衣之間沒有縫隙。

2.5 鉛衣

心導管室工作人員的主要輻射防護裝備是鉛衣。連體鉛衣重約7公斤，會加重背部負擔從而導致背部損傷[29]。另一種分體鉛衣由背心和圍裙兩件式組成，重量更輕，可以將部分重量轉移到臀部，減輕肩部和脊椎的負擔[26]。為了輻射防護的安全性，鉛衣的大小合適對術者而言十分重要。例如，腋下的大縫隙可能會使乳房組織暴露在輻射下，并使女性工作人員面臨患乳腺癌的風險[30]。一些復合材料防護衣或無鉛防護衣，重量減輕了20%-40%[31]。這些新一代防護衣的重量從大約7公斤減輕為大約4公斤。這降低了工作人員因鉛衣的重量造成肌肉骨骼損傷的風險。現在有一種新的天花板懸掛式個人輻射防護系統(零重力系統)在加強術者輻射防護效果的同時，消除鉛衣的重量對術者的影響[32]。它由一個彎曲的鉛面罩、一個帶左臂的鉛衣組成。一項研究發現與傳統的鉛衣相比，它可以減少16-78倍的輻射劑量[33]。

3 減少輻射暴露的技術

3.1 降低幀率和降噪技術

在冠心病介入治療過程中，血管造影機配備的X線系統內的各種技術可以用來降低輻射暴露。降低透視和電影幀率也有助于降低輻射劑量。盡管這會降低圖像質量，但在許多情況下，較低的幀率通常能夠滿足臨床需求。Hansen等人研究發現，將透視幀率從10p/s降低到7.5p/s是降低患者輻射劑量的有效方法。且透視幀率7.5p/s是安全的，與透視幀率10p/s相比，兩者之間介入并發癥及MACE事件發生率差異無統計學意義[34]。Gupta等人通過研究進一步證明PCI時使用3.8p/s和7.5p/s的極低透視幀率方案能降低輻射劑量[35]。Maccagni等人通過分析連續906名接受PCI的患者，571名患者接受15p/s電影幀率和標準透視設置的標準劑量方案治療，335名患者接受7.5p/s電影幀率和低劑量透視設置的低劑量方案治療，發現低劑量方案明顯降低了患者的輻射劑量[36]。Kar等人將連續接受冠狀動脈造影或PCI的452例患者分為低劑量組(n=136)和標準劑量組(n=316)，同樣發現降低透視和電影幀率能降低輻射劑量[37]。與傳統的透視相比，相對較新的圖像降噪技術輻射劑量下降明顯。Ateka Gunja等人和Nakamura等人分別得出應用圖像降噪技術使輻射劑量下降了44.7%和66%[38,39]。Maccagni等人的一項研究發現在CTO PCI中應用圖像降噪技術，累積劑量明顯下降，劑量面積乘積有下降的趨勢，但下降未達到統計學意義，而且所獲得的圖像質量并未降低[40]。在滿足臨床需要的情況下盡量減少透視時間和電影時間，盡量減少高劑量模式(如高對比模式等)的使用，增加銅濾過，使用虛擬準直、透視存儲、動態冠狀動脈路線圖，優化圖像后處理等均能降低輻射劑量[41-43]。綜合應用上述各種技術對系統進行優化同樣能降低輻射劑量[44]，對STEMI急診PCI和CTO PCI的系統進行優化也得出了相同的結論[41,45]。

3.2 血管造影機

目前更加先進的血管造影機能在保證圖像質量的同時降低患者和術者的輻射劑量，這在多個研究中得到了證明。McNeice等人通過回顧三位介入心臟病學家使用五種不同的血管造影機進行CTOPCI的輻射劑量，發現最新的血管造影機產生的輻射劑量最低[46]。另一項研究發現在CTOPCI中新一代的血管造影機(飛利浦AlluraClarity)與上一代血管造影機(飛利浦Allura Xper)相比，累積劑量減少30%，劑量面積乘積減少34%[47]。而在上一代血管造影機(飛利浦Allura Xper)基礎上使用Clarity IQ技術降低23%累積劑量和43%劑量面積乘積[48]。

3.3 雙軸旋轉冠狀動脈造影

雙軸旋轉冠狀動脈造影(DARCA)與普通冠狀動脈造影相比，C臂按設定的軌道高速旋轉采集冠狀動脈造影影像，在充分暴露病變的同時減少手術時間、減少輻射劑量及造影劑用量。Faroux將連續接受冠狀動脈介入的患者分為雙軸旋轉冠狀動脈造影組(n=80例)和常規冠狀動脈造影組(n=80例)，排除了ST段抬高型心肌梗死或既往接受冠狀動脈搭橋術的患者，發現與常規冠狀動脈造影相比，雙軸旋轉冠狀動脈造影顯著減少了輻射劑量和造影劑使用量，從而減少了AKI的發生[49]。隨后的另一項研究入組了82名ST段抬高型心肌梗死接受急診PCI治療的患者，平均分為兩組后分別進行雙軸旋轉冠狀動脈造影和常規冠狀動脈造影，發現雙軸旋轉冠狀動脈造影同樣可減少STEMI急診PCI中的輻射暴露和造影劑用量，且不會使梗死相關冠狀動脈的再通時間延遲[50]。

3.4 機器人輔助經皮冠狀動脈介入

機器人輔助經皮冠狀動脈介入(R-PCI)系統可讓操作員坐在無菌、防輻射的駕駛艙內，通過機械臂控制冠狀動脈導絲、球囊和支架遠程完成手術。R-PCI明顯減少了術中的輻射劑量，并讓無需穿戴鉛衣、圍脖等個人防護設備成為可能。日本的一項研究對比了30例R-PCI手術和77例傳統PCI手術，發現R-PCI顯著減少了術者的輻射劑量，且成功率、不良反應、對比劑使用量、透視時間差異無統計學意義[51]。另一項研究回顧了310例R-PCI和686例PCI，發現與傳統PCI相比，R-PCI在不增加透視時間和對比劑使用量的情況下，顯著減少了患者的輻射劑量，但略微延長了手術時間[52]。然而，R-PCI在一些復雜情況下應用的有效性，如左主干病變、嚴重鈣化病變、CTO等，尚缺乏更多證據，有待進一步深入研究。

4 總結

綜上所述，輻射防護是所有在心導管室中工作的醫護人員的共同責任。術者除了應加強輻射防護意識，加強輻射防護知識學習和培訓外，應充分利用各種效果肯定的輻射防護設備及個人防護裝備，加強學習并使用X線系統內的各種降低輻射技術，與工程師及相關人員合作進行血管造影機升級，從而維護患者和術者的安全健康。