血管机低剂量系统在房间隔缺损手术中的X射线剂量评价

周轩，刘宇轩，彭勇

四川大学华西医院 a.放射科; b.心内科，四川 成都 610000

引言

经导管治疗房间隔缺损（Atrial Septal Defect，ASD），让适应征患者免于外科开胸创伤性手术，是一项广泛应用于全世界的微创治疗技术[1]。经导管手术已经成为ASD的主要治疗方法。手术全程在X射线的引导下进行。由于患者个体情况、X射线时间等因素均有差异，相应的患者受到了不等剂量的电离辐射。国内外的放射剂量研究大多集中在冠心病方向[2-3]，结构性心脏病的单独研究较少[4]。因此，我们对339例进行了经导管治疗ASD手术，进行了X射线剂量数据的统计学分析，为研究经导管治疗ASD的放射辐射防护提供数据依据。

1 材料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2018年7月至2019年12月期间，我院心血管内科收治的经导管治疗ASD患者的临床资料。纳入标准：经超声心动图诊断为继发孔型ASD[5]；完成经导管ASD封堵手术。排除标准：合并其他先天性心脏病患者；碘对比剂过敏患者。符合上述标准患者339例；男81例，女258例，年龄最小者2岁，最大者72岁。所有患者的手术均由A、B两位术者完成，其中A术者完成158例，B术者完成181例。

1.2 方法

经导管治疗方法：患者行全身麻醉或局部麻醉，经皮行股静脉穿刺；经导管行至心脏房间隔缺损部位后，进行封堵。封堵完成后，用心脏彩超评估封堵疗效[6]，最后行正侧位电影采集图像。封堵器按术中需求选用上海或北京记忆合金封堵器。手术全程在血管机系统X射线下引导完成。

1.3 DSA血管机系统

两台血管机系统共同完成了所有纳入患者的手术。按血管机系统型号，将本回顾性研究分为两组：FD10 Clarity组（Philips血管机低剂量系统）和FD10组（Philips血管机系统）。

FD10 Clarity低剂量系统选择Cardio Clarity程序，FD10系统选择Cardio程序。两台系统参数均为：透视帧率15帧/s，采集帧率25帧/s，平板探测器与球管距离（SID）按C臂不同角度机位选择87～120 cm，平板探测器照射野（FD）25 cm，固有滤过0.40 mm Cu+1.00 mm Al，管电压（kV）、管电流（mA）系统自动调节。

通过DSA血管机系统配置的Patient-Run Log，可以得到具有价值的X射线放射剂量的剂量面积乘积（Does Area Product，DAP）值和皮肤接受辐射剂量空气比释动能（Air Kerma，AK）值。

1.4 数据采集

在每位患者术后，放射专职技师会对患者信息进行核对，在简道云数据库手机端中记录检查编号、患者疾病信息、手术耗时、X射线透视累计时间、X射线电影序列数量及帧数、DAP值、AK值等信息。

1.5 统计学方法

采用SPSS 22.0软件进行数据的处理与统计学分析，计数资料用中位数和四分位数表示。分别对两台血管机系统完成的ASD封堵手术的X线DAP和AK值进行Mann-Whitney检验比较。以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床基线分析

将两台血管机系统完成患者的年龄和男性患者，分别进行独立样本t检验和χ2检验，差异均无统计学意义（表1）。

表1 FD10 Clarity组与FD10组年龄及男性数量比较

2.2 X射线放射及辐射剂量

339例患者在接受经导管手术过程中，血管机系统自动检测X射线剂量。

DAP值，分别在＜10000 mGy·cm2，10000～20000 mGy·cm2，＞20000 mGy·cm2三个范围，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的手术有13例患者，占3.93%，最高达179244 mGy·cm2。

患者皮肤累计辐射剂量（AK值），分别在＜100 mGy，100～200 mGy，＞200 mGy三个范围，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的手术有5例，占1.77%，最高达677 mGy。

按手术选用的两台血管机系统将339例患者分为FD10 Clarity组和FD10组，比较两组放射及辐射剂量。分别对两 组数据行Kolmogorov-Smirnoya检验，P值均＜0.001，呈非正态分布，故选用非参检验计算分布差异。图1可见DAP值和AK值在两组中的分布情况。

图1 DAP值和AK值数据在两组中的分布情况

两组得到的DAP值和AK值相互比较，得到的数值差异均有统计学意义（P＜0.05），详见表2。

表2 FD10 Clarity组与FD10组间比较

2.3 不同术者对DAP值和AK值在两组中的影响

表3和表4分别列出了A、B术者在两组中完成ASD封堵手术的DAP值及AK值。在DAP值比较上，FD10 Clarity组较FD10组，A降低了41.95%，B降低了70.97%；在AK值 比 较 上，FD10 Clarity组 较FD10组，A降 低 了58.30%，B降低了79.67%。虽然A的DAP值和AK值明显低于B，但他们的手术总量大体一致，分别在两组中得到的数据均有明显差异，且差异有统计学意义（P＜0.05）。

表3 A术者在FD10 Clarity组与FD10组完成情况的组间比较

表4 B术者在FD10 Clarity组与FD10组完成情况的组间比较

数据统计分析得出，A、B术者操作手术X射线剂量，均存在显著差异性（P＜0.05）。FD10 Clarity系统得到的平均AK值为34.41 mGy，低于FD10系统的74.94 mGy，降低了54.08%。而在图像方面，FD10 Clarity系统图像质量优于FD10系统或至少与之相当，见图2。

图2 采集的图像

如表5，正侧两个体位投照，管电压大致相同，但管电流差异较大，侧位DAP值明显高于正位。

表5 不同体位投照的管电压、管电流和DAP值差异

3 讨论

本研究数据取自两套DSA血管机系统，这些数据显示了在ASD封堵手术过程中，详细的X射线放射及辐射剂量。DAP的计量单位是mGy·cm2，表述X射线球管产生的射线剂量[7]。它指区域范围内的X射线剂量，不随位置变化。FD10 clarity系统得到的平均DAP值为5702 mGy·cm2，低于FD10系统的8576 mGy·cm2，降低了33.51%，低剂量系统明显低于非低剂量系统的射线发生量；AK的计量单位是mGy，表述患者的皮肤器官照射剂量[8]。它指1 cm2面积内的射线剂量，AK值来源于等中心15 cm位置1 cm范围内剂量值。FD10 Clarity系统得到的平均AK值为34.41 mGy，低于FD10系统的74.94 mGy，降低了54.08%，低剂量系统的优势更加突出，较普通系统降低了一半以上的AK值。

介入手术存在多样性，患者也有个体差异，放射辐射的剂量及时间均有差异。由于DAP值表述X线的放射剂量，所以我们着重讨论表述皮肤器官受辐射剂量的AK值。将AK值分为三个范围：低等范围（低于10 mGy），中等范围（几十mGy）及高等范围（几百mGy）[9]。本研究中，研究对象的平均照射时间为478 s，85.26%的患者AK值＜100 mGy，故而大部分属于中等范围剂量。虽然有1例AK值达到677 mGy，照射时间为12 min，单位时间均值为56.42 mGy/min，但仍未达到WHO和FDA对放射辐射损伤的定义及规定。WHO认为，皮肤表面辐射剂量超过2 Gy，受辐射局部可能出现短暂性皮肤红疹[10]。FDA规定，单次照射皮肤剂量不得超过87 mGy/min。

ICRP定义放射防护基本原则：实践正当化、辐射防护最优化和个人剂量当量限值[11]。患者在术中被X射线辐射后，很难判断是否发生辐射损伤。因此有必要记录并关注患者受辐射的剂量[12]。

影响患者受辐射剂量的因素大体有三类[13]：① 患者的个体因素差异，辐射剂量会不同[14]；② 术者因素差异，每位术者水平有区别，在本研究中，A术者的放射及辐射剂量均低于B术者，说明术者除了提高临床技能外，还应能够熟练操作血管机系统，在C臂角度改变和床面移动等非关键性操作过程中，避免不必要的射线产生；③ DSA血管机系统因素差异，该因素是主要因素，包括系统的型号、功能等。从本研究的结果得出：应当优先选择在低剂量血管机系统进行经导管治疗ASD手术。DSA除了要有手术基本功能外，还要配备放射辐射剂量监测管理模块[15]。作为成像设备的影像增强器，随着工业的快速进步，被非晶硅平板探测器所替代[16]，成为DSA血管机系统的核心。Clarity作为血管机低剂量系统，运用超强空间噪声抑制技术，通过更大临近计算范围，以及更敏锐的信号识别和超强的噪声抑制，在保证同等影像质量下，降低了X线放射剂量。为了对心脏进行运动补偿，强力时间噪声消减技术，使得影像资料既有足够信息，又更一步降低了放射剂量，人体受辐射损伤的几率大幅降低[17]。在经导管手术中，血管机低剂量系统成为降低辐射剂量的关键因素。

术者可以通过DSA的机械操作来降低放射辐射剂量。C臂要进行小角度投射[18]，因为人体横断面不是正圆形，随着C臂角度增加，投射区域的体厚也会相对增加，体层增加到一定厚度，辐射剂量会成倍数增长。

而放射辐射剂量与放射源距离的平方成反比衰减，所以在C臂投射角度允许的情况下，缩小平板探测器到球管的距离，并操作平板探测器尽量贴近患者。除上面几点，术者还应缩小照射野[19]。

4 结论

通过本研究得出结果：血管机低剂量系统在经导管治疗ASD手术中，较传统血管机系统，有着更明显的射线剂量优势。