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 项目 FD10 Clarity(n=309)FD10(n=30) P值年龄/岁 34.81±16.24 35.07±14.94 0.934性别/n (%) 72 (23.30) 9 (30.00) 0.500 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 注:a.DAP值;b.AK值。 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 项目 FD10 Clarity(n=309)FD10(n=30) P值DAP值/mGy·cm2 5702(3677.50, 9360.50)8576(5893.75, 19057)<0.001 AK值/mGy 34.41(22.01, 54.23)74.94(46.07, 172.43)<0.001 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 项目 FD10 Clarity(n=135)FD10(n=23) P值DAP值/mGy·cm2 4700(3238, 7597)8096(5052, 13016) 0.001 AK值/mGy 27 (19, 42)64.75 (39.05, 122.75)<0.001 表4 B术者在FD10 Clarity组与FD10组完成情况的组间比较 项目 FD10 Clarity(n=174)FD10(n=7) P值DAP值/mGy·cm2 6342(4164, 10628.50)21850(7530, 24426) 0.004 AK值/mGy 38.83(28.09, 65.46)191(157.55, 249.61)<0.001 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 注:a.FD10 Clarity系统;b.FD10系统。 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 项目 管电压/kV 管电流/mA DAP/mGy·cm2正位 67 437 39.4侧位 68 505 229 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。 [1] 冯俊,程景林,郭杰,等.小儿先天性心脏病介入治疗中辐射剂量的评价[J].安徽医药,2012,16(2):184-186. 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