雙平板DSA輔助防護設施改進及屏蔽效果評價研究

首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院 醫(yī)學工程處，北京 100053

引言

數(shù)字減影血管造影（Digital Subtractive Angiography，DSA）技術已廣泛應用于腦血管、心血管及外周血管等方面的臨床診療[1]。介入手術中，職業(yè)人員需要在患者的床側(cè)進行操作，距離X射線球管近，透視時間長，不易防護，導致介入放射工作人員受到較大的輻射照射[2-3]。不同介入放射工作人員在手術中的操作位置不同，其中第一術者位、第二術者位和第三術者位是介入輻射防護的重點對象[4-9]。國內(nèi)外已有學者從輻射劑量學角度對介入職業(yè)人員受到的電離輻射水平進行了研究，證實了大角度旋轉(zhuǎn)投照時，介入職業(yè)人員所在位置輻射劑量會有明顯的提升[10-15]，而且介入職業(yè)人員的放射防護與輻射安全已成為介入診療和放射防護領域關注的焦點[16-18]。

神經(jīng)介入診療是目前評估和治療腦血管疾病的最有效手段之一，由于神經(jīng)介入手術的復雜性，經(jīng)常需要雙平板DSA的正側(cè)位X射線球管同時曝光，并根據(jù)病灶位置調(diào)整X射線投照角度?，F(xiàn)有的防護設施是根據(jù)單球管DSA設計的，在使用雙平板DSA的神經(jīng)介入診療工作中不能起到很好的防護作用[4]。本研究提出了雙平板DSA輔助防護用品的改進方案，測量了輔助防護設施改進后的防護效果，并根據(jù)研究結(jié)果為介入職業(yè)人員的放射防護提出了合理建議。

1 材料與方法

1.1 DSA設備

使用美國GE公司的Innova IGS 630型雙平板DSA設備。

1.2 防護改進方案

（1）標配防護：DSA設備標準配備的輔助防護設施包括懸掛吊屏和床側(cè)鉛簾如圖1所示。懸掛吊屏鉛當量為0.5 mmPb，尺寸為760 mm×600 mm；床側(cè)鉛簾鉛當量為0.5 mmPb，尺寸為80 cm×120 cm。

圖1 DSA標配防護示意圖

（2）輔助防護設施改進：DSA標配的鉛玻璃吊屏較小，對于雙平板DSA的側(cè)位球管射線無法有效防護。改進后輔助防護設施（圖2）由移動主屏風和懸掛側(cè)屏風組成，鉛當量均為2 mmPb。移動主屏風尺寸為90 cm×190 cm，由鉛板和和鑲嵌在屏風上半部分的鉛玻璃組成，鉛玻璃尺寸為70 cm×80 cm；懸掛側(cè)屏風通過可以轉(zhuǎn)動的軸與主屏風相連，由鉛玻璃和鉛簾組成，尺寸分別為80 cm×40 cm和80 cm×30 cm。移動主屏風裝有萬向輪，方便移動；懸掛側(cè)屏風可以繞軸轉(zhuǎn)動和上下移動，方便介入職業(yè)人員根據(jù)手術情況改變防護位置。輔助防護設施配合DSA設備固有的床側(cè)鉛簾，完善了介入職業(yè)人員的防護措施。

圖2 防護設施改進后示意圖

1.3 測量儀器與方法

（1）測量儀器：使用白俄羅斯ATOMTEX公司生產(chǎn)的AT1123型輻射劑量監(jiān)測儀，對介入手術中職業(yè)人員操作位劑量水平進行測試。實驗所用輻射劑量監(jiān)測儀經(jīng)中國計量科學研究院計量檢定合格。

（2）測試模體：使用國家衛(wèi)生行業(yè)標準“醫(yī)用X射線診斷設備質(zhì)量控制檢測規(guī)范”(WS 76-2020)[19]規(guī)定的標準水模，尺寸為300 mm×300 mm×200 mm，內(nèi)裝自來水。測試時依據(jù)WS76-2020規(guī)定的檢測方法，在水模表面附加1張1.5 mm厚度的銅板[19]。

（3）測試位點：模擬神經(jīng)介入手術操作，將水模體置于檢查床頭部位置，正側(cè)位球管對準水模體，保證實驗過程中床的位置、高度和角度均不變，介入職業(yè)人員防護設施擺位參照正常手術時位置，模擬介入人員進行股動脈穿刺的操作位置，第一術者位距離球管60 cm，第二術者位距離球管120 cm，第三術者位距離球管180 cm（一般為床側(cè)控制臺位置）；三個術者位距離床10 cm。選取距地面高度分別為20、40、60、80、105、125、140、155和180 cm的9個點位，高度固定位置以輸液架標記[20]。

（4）透視條件：選擇頭顱-頸動脈（Head-Carotids），脈沖透視15幀/s，自動曝光控制（Automatic Exposure Control，AEC）模式，雙球管同時曝光，以下角度每隔10°采集一組數(shù)據(jù)，每次曝光5 s，重復3次，取監(jiān)測儀顯示穩(wěn)定后的平均值作為測量值[11]。透視分兩種情況：① 保持側(cè)位球管固定在初始位置（LAO方向90°，CAU方向0°），改變正位球管的投照角度；正位球管C臂沿體軸右側(cè)旋轉(zhuǎn)（LAO）角度范圍為-20°～30°，C臂沿垂直軸足向旋轉(zhuǎn)（CAU）角度范圍為-20°～30°。正位球管曝光參數(shù)為90 kV，19.5 mA，側(cè)位球管曝光參數(shù)為92 kV，18.4 mA；② 保持正位球管固定在初始位置（LAO方向0°，CAU方向0°），改變側(cè)位球管的投照角度；側(cè)位球管LAO角度范圍為70°～110°，CAU角度范圍為-20°～20°；正位球管曝光參數(shù)為90 kV，19.5 mA，側(cè)位球管曝光參數(shù)為92 kV，18.4 mA。

1.4 統(tǒng)計分析方法

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析，分別統(tǒng)計在DSA設備標配防護（懸掛吊屏和床側(cè)鉛簾）和改進輔助防護設施情況下第一、第二、第三術者位平面不同高度位置的輻射劑量值。對所得數(shù)據(jù)進行配對t檢驗，檢驗結(jié)果以P<0.05有統(tǒng)計學意義。

同一位置防護設施改進前和改進后的輻射劑量值分別記為A和B，按公式(1)計算屏蔽效率α。

2 結(jié)果

2.1 改進的輔助防護設施在正位球管不同投照角度的屏蔽效率

使用標配防護設施時，介入職業(yè)人員位置所在平面的輻射劑量水平，第一術者位平均值825.47 μSv/h、最大值3200 μSv/h（LAO 30°、距地180 cm），第二術者位平均值719.79 μSv/h、最大值 2980 μSv/h（CAU -20°、距地 125 cm），第三術者位平均值699.19 μSv/h、最大值2980 μSv/h（CAU-10°、距地125 cm）；輔助防護設施改進后，介入職業(yè)人員位置所在平面的輻射劑量水平均小于400 μSv/h，第一術者位平均值 96.26 μSv/h、最大值 210 μSv/h（LAO -20°、距地105 cm），第二術者位平均值147.20 μSv/h、最大值343 μSv/h（CAU -20°、距地125 cm），第三術者位平均值148.66 μSv/h、最大值 320 μSv/h（LAO -20°、距地 105 cm）。

計算改進的防護設施相較于標配防護設施的屏蔽效率，見表 1～2。

表1 正位球管LAO方向不投照角度術者位距地不同高度的屏蔽效率

表2 正位球管CAU方向不投照角度術者位距地不同高度的屏蔽效率

從表1～2可以看到，防護設施改進后，當正位球管投照角度改變時，第三術者位距地80 cm及以下位置部分點位屏蔽效率較其他點位略低，主要是因為第三術者位距離球管較遠，DSA設備的正位球管位于床的下方，在此位置散射線起主要作用，而對于散射線的防護，主要依靠介入職業(yè)人員對鉛衣、鉛帽和鉛圍脖等個人防護用品的正確使用。正位球管在LAO方向正角度旋轉(zhuǎn)時屏蔽防護效果明顯低于負角度，主要是因為正位球管LAO方向正角度旋轉(zhuǎn)時，X射線投照方向為術者站立側(cè)，主射線起主要作用，因此在DSA的使用中應避免球管朝術者位置方向照射。

2.2 改進的輔助防護設施在側(cè)位球管不同投照角度的屏蔽效率

使用標配防護設施時，介入職業(yè)人員位置所在平面的輻射劑量水平，第一術者位平均值886.13 μSv/h、最大值9700 μSv/h（CAU -20°、距地155 cm），第二術者位平均值367.41 μSv/h、最大值1160 μSv/h（CAU 20°、距地125 cm），第三術者位平均值341.4 μSv/h、最大值1030 μSv/h（LAO 70°、距地80 cm）；輔助防護設施改進后，介入職業(yè)人員位置所在平面的輻射劑量水平均小于400 μSv/h，第一術者位平均值98.41 μSv/h、最大值200 μSv/h（LAO 90°、距地125 cm），第二術者位平均值134.39 μSv/h、最大值385 μSv/h（LAO 70°、距地125 cm），第三術者位平均值132.72 μSv/h、最大值270 μSv/h（LAO 90°、距地140 cm）。

計算改進的防護設施相較于標配防護設施的屏蔽效率，見表 3～4。

表3 側(cè)位球管LAO方向不投照角度術者位距地不同高度的屏蔽效率

表4 側(cè)位球管CAU方向不投照角度術者位距地不同高度的屏蔽效率

由表3～4可以看出，防護設施改進后，第一術者位和第二術者位距地105 cm及以下位置的輻射劑量均有60%以上的降低，主要是因為移動主屏風恰好位于側(cè)位球管與術者之間，起到了很好的防護作用。第二術者位和第三術者位當球管在LAO方向旋轉(zhuǎn)時屏蔽效果改善不是很突出，尤其在距地125 cm以上位置，主要是因為懸掛側(cè)屏風和DSA標配懸掛吊屏面積相差不大，對散射線屏蔽效果基本無差異。

2.3 輔助防護設施改進前后輻射劑量值的統(tǒng)計分析

為驗證輔助防護設施的改進效果，比較改進前后第一、第二和第三術者位平面所有檢測點的輻射劑量，數(shù)據(jù)配對t檢驗結(jié)果，見表5。

表5 輔助防護設施改進前后輻射劑量統(tǒng)計分析

3 討論

我國衛(wèi)生行業(yè)標準“醫(yī)用X射線診斷設備質(zhì)量控制檢測規(guī)范”(WS 76-2020)[19]中規(guī)定介入手術中透視防護區(qū)職業(yè)人員位置所在平面輻射劑量水平應不大于400 μSv/h，同時要為職業(yè)人員配備個人防護用品和輔助防護設施[16]。本研究組前期研究結(jié)果表明，采用DSA標配防護，雙平板DSA同時曝光時，介入職業(yè)人員腰部以上位置輻射劑量均超過了國家規(guī)定限值。黃卓等[13,15]、李文炎等[14]和徐輝等[20]的研究結(jié)果也表明現(xiàn)有根據(jù)單球管DSA設計的防護設施，在雙平板DSA中不能為介入職業(yè)人員起到很好的防護作用。

由于神經(jīng)介入手術的操作復雜性，輔助防護設施既要起到有效防護作用，又不能影響介入職業(yè)人員的手術操作。通過對DSA標配防護下各術者位平面輻射劑量水平的檢測結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，因懸掛吊屏面積較小，正側(cè)位球管在LAO方向大角度旋轉(zhuǎn)投照時，術者位平面的輻射劑量會有明顯的提升；同時因懸掛吊屏為了配合治療設有一缺口，在側(cè)位投照方向造成了部分區(qū)域輻射劑量明顯偏高。側(cè)位球管位置與術者同側(cè)，當其大角度旋轉(zhuǎn)時，三個術者位平面均無有效防護。針對以上防護漏洞，本研究合理增加了輔助防護設施，對輔助防護設施的面積和形狀進行了針對性設計。改進的輔助防護設施無需在機房施工即可隨時使用，術者可根據(jù)手術情況任意調(diào)整懸掛側(cè)屏風的位置，并可與標配懸掛屏風搭接，有效增加防護面積；連接于主屏風的懸掛側(cè)屏風下部設有鉛防護簾，能夠有效避免防護空缺。輔助防護設施的改進方案同時兼顧了防護效果和使用便利性，并可與DSA標配防護設施的搭配使用避免資源浪費。

輔助防護設施改進后，介入職業(yè)人員位置所在平面的輻射劑量水平均小于400 μSv/h，屏蔽效果顯著，介入職業(yè)人員腰部以上位置屏蔽效率為37.5%～96.2%；尤其對于第一術者和第二術者，距地105 cm及以上位置的屏蔽效率達到60%；與標配防護下的數(shù)據(jù)相比，第一、第二、第三術者位平面的輻射劑量均具有統(tǒng)計學差異（P<0.001），有效降低了介入職業(yè)人員的輻射劑量，確保了輻射安全。同時，本研究結(jié)果也顯示，對于散射線的防護，仍然主要依靠介入職業(yè)人員對鉛衣、鉛帽和鉛圍脖等個人防護用品的正確使用。

4 結(jié)論

綜上所述，改進后的輔助防護設施可明顯降低術者受到的輻射劑量，尤其是對第一術者和第二術者的防護效果良好，且移動方便，不影響手術操作。同時，介入職業(yè)人員仍應注意鉛衣、鉛帽和鉛圍脖等個人防護用品的使用，操作中盡量遠離球管位置，避免X射線朝術者位置方向照射。