DSA輻射環境影響研究

蔣 洵，羅文仲，李元東

（四川省輻射環境管理監測中心站，四川 成都 611139）

DSA即數字減影血管造影裝置，運行時將注入造影劑前后拍攝的X射線圖像輸入計算機，經減影、增強和再成像獲取血管影像。DSA具有分辨率好、檢查效率高以及造影劑用量少等優點，廣泛應用于血管疾患的診斷。目前我國每年接受介入手術治療的患者近百萬。臨床上的介入放射學方法有400多種，以神經放射學、血管放射學以及心血管造影為主，可治療肝癌、冠心病、食管和氣管狹窄以及下肢動脈硬化等，近些年又在腦外科、婦科以及兒科等領域發揮了一定的作用[1]。

但是，在應用DSA的介入手術中，醫務人員和患者難以避免X射線照射，產生的外照射劑量將導致較高的輻射安全風險，威脅著人體健康，尤其暴露的皮膚和甲狀腺等容易引起輻照損傷[2]。因此，本文以眉山市某醫院DSA為例，系統地研究了DSA輻射環境影響，旨在為同類DSA輻射環境監測提供參考，具有一定的現實意義。

1 DSA工作場所及設備

1.1 DSA治療室

本文研究的DSA屬于Ⅱ類射線裝置，運行工況為管電壓90 kV、管電流200 mA，型號為美國通用公司Optima IGS330，DSA治療室平面簡圖如圖1所示。建筑面積63.96 m2，凈空尺寸8.2 m（長）×7.8 m（寬）×2.6 m（高），墻體均為37 cm厚實心磚，屋頂為20 cm厚鋼筋混凝土，觀察窗為3 mm鉛當量鉛玻璃，設置一道1.8 m（寬）×2.3 m（高）的推拉鉛門（病員門）及二道0.9 m（寬）×2.1 m（高）的平開鉛門（醫生門及污物通道門），鉛門鉛當量均為3 mm。屋頂為不上人屋頂，治療室下方無地下室。在治療室東側布置設備間、庫房，建筑面積分別為19.8 m2、13.5 m2；在治療室北側布置操作間、更衣間、洗手間，建筑面積分別為21 m2、3.3 m2、5.2 m2。

圖1 DSA治療室平面簡圖

1.2 設備安全性

本文DSA采用5項安全措施。第一，柵控電壓措施。為了削弱DSA曝光產生的余輝和啟輝、減小DSA曝光信號寬度和抑制軟X射線影響，DSA在曝光信號間隔自動對陽極施加負的柵控電壓，可大幅提升系統安全性。第二，過濾光譜措施。為滿足多種應用場景需要，DSA配備了多種尺寸和規格的準直器隔離板與鋁質過濾板，置于X射線出口和影像增強窗口，可抑制軟X射線和次級康普頓散射，進一步優化了X射線能譜成分。第三，脈沖透視措施。透視圖像經過數字化處理后，可大幅提升圖像分辨率，從而有效降低因透視而產生的X射線劑量。第四，圖像凍結措施。圖像凍結即暫存每次透視的最后圖像，并將最后圖像顯示于監視器，可以有效縮短透視時間，從而降低患者的照射劑量。第五，劑量指示與防護措施。配置劑量面積乘積儀等指示設備可以實現在線監測輸出劑量，便于醫務人員進行實時操作；配置鉛簾和鉛屏風等防護設備可以有效降低醫務人員和患者的輻射安全風險。

2 X射線環境影響分析

2.1 職業人員影響分析

因為本文DSA在運行期間不使用定影液和顯影液，整個流程不會產生廢水、放射性廢氣以及固體廢物，所以只需分析DSA產生X射線的影響。在DSA曝光時，有造影拍片和脈沖透視2種模式，脈沖透視模式可更清楚地了解病人情況，因此是本文的研究重點。

DSA配備2名醫生、2名護士和2名技師。在進行介入手術期間，治療室內的1名醫生和1名護士均佩戴防護厚度為0.5 mm鉛當量的防護用品。脈沖透視時醫生距主射束的最近距離約0.3 m，護士的距離約1.0 m。醫院每年使用DSA約800次，單次手術脈沖透視出束時間約為10 min，年出束時間約133.33 h。

2.2 理論預測環境影響分析

2.2.1 機房內醫生及護士的輻射年劑量分析

DSA對醫務人員的影響采用模式計算進行理論預測[3]。輻射劑量計算公式如下。

其中，X為與DSA相距r米處的X射線照射量（R），D為與DSA相距r米處的X射線空氣吸收劑量（mGy），E為參考點的有效劑量（mSv），I為管電流（mA），vro為由單位管電流（l mA）在距離DSAro米（ro=l）處產生的X射線的照射量率（RmA-1·min-l），f為X射線防護材料的減弱因子，取值為1.0×10-2，t為進行介入性血管造影時DSA總曝光時間（3 500 min），WR為輻射權重因數（X射線為1），WT為組織權重因數（全身為1）。

已知DSA過濾板采用2 mm鋁材料，因此vro=0.8 RmA-1·min-1；防護用品的有效鉛當量厚度為0.5 mm；因為醫生和護士不在X射線的主射方向，所以醫生和護士的X射線照射量按主射束方向的1‰計算。將已知參數帶入式（1）、式（2）和式（3），可求得每名醫生的X射線有效劑量不超過5.02 mSv/a，每名護士的X射線有效劑量不超過1.26 mSv/a。由于本項目介入治療室共配置2名醫生、2名護士，醫生及護士按2個治療小組輪換分攤后，介入治療室每名醫生的年有效劑量為2.51 mSv，護士為0.63 mSv，醫生和護士的X射線有效劑量均低于5.0 mSv/a的約束值[4]。

2.2.2 醫生皮膚劑量分析

在介入治療期間，醫生通常站立于介入治療病床側面，面對病患，受到散射射束照射的幾何條件為前后入射（垂直于人體長軸，從人體正面入射）。DSA對介入手術醫生產生的皮膚劑量采用GBZ/T 244—2017《電離輻射所致皮膚劑量估算方法》進行理論預測，輻射劑量計算公式如下。

其中，Ds為皮膚吸收劑量（mGy），Hp（d）為個人劑量當量（mSv，取值2.51 mSv/a），fPr為個人劑量當量到皮膚吸收劑量的轉換系數（mGy/mSv），CkP為從空氣比釋動能到個人劑量當量的轉換系數（mSv/mGy，DSA在工況下X射線垂直入射取值1.728），Cks為空氣比釋動能到皮膚吸收劑量的轉換系數（mGy/mGy，男性取值1.106，女性取值1.138）。

根據醫院使用DSA情況，將實際參數代入式（4）和式（5），求得男性醫生皮膚吸收劑量為1.60 mGy，女性醫生皮膚吸收劑量為1.65 mGy，對于工況下DSA產生的X射線，1 Gy=1.61 Sv，求得醫生皮膚受到的年有效劑量最大值為2.65 mSv/a，低于相應的劑量限值[5]。

2.3 保護目標環境影響分析

因為DSA產生的X射線的強度隨距離增加而衰減，所以同方向上的人員距離DSA越遠，所受的X射線劑量越小，見表1。可見，醫務人員所受X射線的年劑量不超過2.510 0 mSv/a，其他公眾所受X射線的年劑量不超過0.042 0 mSv/a，均低于相應的劑量限值[5]。綜上，DSA所致職業人員年效劑量不超過0.26 mSv/a，公眾年有效劑量不超過2.48×10-3mSv/a；根據理論預測分析結果，DSA產生的X射線所致職業人員所受照射的年劑量不超過2.510 0 mSv/a，公眾所受照射的年劑量不超過0.042 0 mSv/a。

表1 保護目標所受年劑量值

3 X射線環境影響實驗

為驗證理論預測效果，本文根據實際情況開展了X射線環境影響實驗，實驗中監測點如圖1所示，實驗所使用的設備情況見表2，實驗結果見表3。

表2 實驗所使用的設備情況

根據表3，DSA在曝光時，職業活動場所（操作間和醫生門等）監測點位的X-γ輻射劑量率監測值為112~127 nSv/h，其他公眾活動場所和周圍環境中監測點位的X-γ輻射劑量率為114~121 nSv/h。當職業人員居留因子取1，其他人員（公眾）居留因子取1/4計算，DSA所致職業人員年有效劑量最大值為0.017 mSv，所致其他人員（公眾）年有效劑量最大值為0.008 mSv，均低于職業人員5 mSv和公眾0.1 mSv的劑量約束值[5]。

表3 實驗結果 單位：nSv/h

4 結束語

本文以眉山市某醫院DSA為例，介紹了DSA的一般工作場所及設備，基于理論預測和實驗研究了DSA產生的X射線對環境的影響。實驗表明，理論預測劑量值大于實測值，驗證了將理論計算結果作為DSA輻射環境評價限值的合理性，也為同類DSA輻射環境監測提供了一定的參考。