DSA輻射環(huán)境影響研究

蔣 洵，羅文仲，李元東

（四川省輻射環(huán)境管理監(jiān)測中心站，四川 成都 611139）

DSA即數(shù)字減影血管造影裝置，運(yùn)行時(shí)將注入造影劑前后拍攝的X射線圖像輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)減影、增強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于血管疾患的診斷。目前我國每年接受介入手術(shù)治療的患者近百萬。臨床上的介入放射學(xué)方法有400多種，以神經(jīng)放射學(xué)、血管放射學(xué)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(dòng)脈硬化等，近些年又在腦外科、婦科以及兒科等領(lǐng)域發(fā)揮了一定的作用[1]。

但是，在應(yīng)用DSA的介入手術(shù)中，醫(yī)務(wù)人員和患者難以避免X射線照射，產(chǎn)生的外照射劑量將導(dǎo)致較高的輻射安全風(fēng)險(xiǎn)，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(yī)院DSA為例，系統(tǒng)地研究了DSA輻射環(huán)境影響，旨在為同類DSA輻射環(huán)境監(jiān)測提供參考，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 DSA工作場所及設(shè)備

1.1 DSA治療室

本文研究的DSA屬于Ⅱ類射線裝置，運(yùn)行工況為管電壓90 kV、管電流200 mA，型號(hào)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(shí)心磚，屋頂為20 cm厚鋼筋混凝土，觀察窗為3 mm鉛當(dāng)量鉛玻璃，設(shè)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(yī)生門及污物通道門），鉛門鉛當(dāng)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(cè)布置設(shè)備間、庫房，建筑面積分別為19.8 m2、13.5 m2；在治療室北側(cè)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(shè)備安全性

本文DSA采用5項(xiàng)安全措施。第一，柵控電壓措施。為了削弱DSA曝光產(chǎn)生的余輝和啟輝、減小DSA曝光信號(hào)寬度和抑制軟X射線影響，DSA在曝光信號(hào)間隔自動(dòng)對(duì)陽極施加負(fù)的柵控電壓，可大幅提升系統(tǒng)安全性。第二，過濾光譜措施。為滿足多種應(yīng)用場景需要，DSA配備了多種尺寸和規(guī)格的準(zhǔn)直器隔離板與鋁質(zhì)過濾板，置于X射線出口和影像增強(qiáng)窗口，可抑制軟X射線和次級(jí)康普頓散射，進(jìn)一步優(yōu)化了X射線能譜成分。第三，脈沖透視措施。透視圖像經(jīng)過數(shù)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(chǎn)生的X射線劑量。第四，圖像凍結(jié)措施。圖像凍結(jié)即暫存每次透視的最后圖像，并將最后圖像顯示于監(jiān)視器，可以有效縮短透視時(shí)間，從而降低患者的照射劑量。第五，劑量指示與防護(hù)措施。配置劑量面積乘積儀等指示設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測輸出劑量，便于醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)操作；配置鉛簾和鉛屏風(fēng)等防護(hù)設(shè)備可以有效降低醫(yī)務(wù)人員和患者的輻射安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 X射線環(huán)境影響分析

2.1 職業(yè)人員影響分析

因?yàn)楸疚腄SA在運(yùn)行期間不使用定影液和顯影液，整個(gè)流程不會(huì)產(chǎn)生廢水、放射性廢氣以及固體廢物，所以只需分析DSA產(chǎn)生X射線的影響。在DSA曝光時(shí)，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(diǎn)。

DSA配備2名醫(yī)生、2名護(hù)士和2名技師。在進(jìn)行介入手術(shù)期間，治療室內(nèi)的1名醫(yī)生和1名護(hù)士均佩戴防護(hù)厚度為0.5 mm鉛當(dāng)量的防護(hù)用品。脈沖透視時(shí)醫(yī)生距主射束的最近距離約0.3 m，護(hù)士的距離約1.0 m。醫(yī)院每年使用DSA約800次，單次手術(shù)脈沖透視出束時(shí)間約為10 min，年出束時(shí)間約133.33 h。

2.2 理論預(yù)測環(huán)境影響分析

2.2.1 機(jī)房內(nèi)醫(yī)生及護(hù)士的輻射年劑量分析

DSA對(duì)醫(yī)務(wù)人員的影響采用模式計(jì)算進(jìn)行理論預(yù)測[3]。輻射劑量計(jì)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(diǎn)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(chǎn)生的X射線的照射量率（RmA-1·min-l），f為X射線防護(hù)材料的減弱因子，取值為1.0×10-2，t為進(jìn)行介入性血管造影時(shí)DSA總曝光時(shí)間（3 500 min），WR為輻射權(quán)重因數(shù)（X射線為1），WT為組織權(quán)重因數(shù)（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(hù)用品的有效鉛當(dāng)量厚度為0.5 mm；因?yàn)獒t(yī)生和護(hù)士不在X射線的主射方向，所以醫(yī)生和護(hù)士的X射線照射量按主射束方向的1‰計(jì)算。將已知參數(shù)帶入式（1）、式（2）和式（3），可求得每名醫(yī)生的X射線有效劑量不超過5.02 mSv/a，每名護(hù)士的X射線有效劑量不超過1.26 mSv/a。由于本項(xiàng)目介入治療室共配置2名醫(yī)生、2名護(hù)士，醫(yī)生及護(hù)士按2個(gè)治療小組輪換分?jǐn)偤?，介入治療室每名醫(yī)生的年有效劑量為2.51 mSv，護(hù)士為0.63 mSv，醫(yī)生和護(hù)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(yī)生皮膚劑量分析

在介入治療期間，醫(yī)生通常站立于介入治療病床側(cè)面，面對(duì)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(duì)介入手術(shù)醫(yī)生產(chǎn)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(jìn)行理論預(yù)測，輻射劑量計(jì)算公式如下。

其中，Ds為皮膚吸收劑量（mGy），Hp（d）為個(gè)人劑量當(dāng)量（mSv，取值2.51 mSv/a），fPr為個(gè)人劑量當(dāng)量到皮膚吸收劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)（mGy/mSv），CkP為從空氣比釋動(dòng)能到個(gè)人劑量當(dāng)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)（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(dòng)能到皮膚吸收劑量的轉(zhuǎn)換系數(shù)（mGy/mGy，男性取值1.106，女性取值1.138）。

根據(jù)醫(yī)院使用DSA情況，將實(shí)際參數(shù)代入式（4）和式（5），求得男性醫(yī)生皮膚吸收劑量為1.60 mGy，女性醫(yī)生皮膚吸收劑量為1.65 mGy，對(duì)于工況下DSA產(chǎn)生的X射線，1 Gy=1.61 Sv，求得醫(yī)生皮膚受到的年有效劑量最大值為2.65 mSv/a，低于相應(yīng)的劑量限值[5]。

2.3 保護(hù)目標(biāo)環(huán)境影響分析

因?yàn)镈SA產(chǎn)生的X射線的強(qiáng)度隨距離增加而衰減，所以同方向上的人員距離DSA越遠(yuǎn)，所受的X射線劑量越小，見表1?？梢?，醫(yī)務(wù)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(yīng)的劑量限值[5]。綜上，DSA所致職業(yè)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(jù)理論預(yù)測分析結(jié)果，DSA產(chǎn)生的X射線所致職業(yè)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(hù)目標(biāo)所受年劑量值

3 X射線環(huán)境影響實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證理論預(yù)測效果，本文根據(jù)實(shí)際情況開展了X射線環(huán)境影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測點(diǎn)如圖1所示，實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備情況見表2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備情況

根據(jù)表3，DSA在曝光時(shí)，職業(yè)活動(dòng)場所（操作間和醫(yī)生門等）監(jiān)測點(diǎn)位的X-γ輻射劑量率監(jiān)測值為112~127 nSv/h，其他公眾活動(dòng)場所和周圍環(huán)境中監(jiān)測點(diǎn)位的X-γ輻射劑量率為114~121 nSv/h。當(dāng)職業(yè)人員居留因子取1，其他人員（公眾）居留因子取1/4計(jì)算，DSA所致職業(yè)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(yè)人員5 mSv和公眾0.1 mSv的劑量約束值[5]。

表3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 單位：nSv/h

4 結(jié)束語

本文以眉山市某醫(yī)院DSA為例，介紹了DSA的一般工作場所及設(shè)備，基于理論預(yù)測和實(shí)驗(yàn)研究了DSA產(chǎn)生的X射線對(duì)環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)表明，理論預(yù)測劑量值大于實(shí)測值，驗(yàn)證了將理論計(jì)算結(jié)果作為DSA輻射環(huán)境評(píng)價(jià)限值的合理性，也為同類DSA輻射環(huán)境監(jiān)測提供了一定的參考。