雙平板DSA 機(jī)房?jī)?nèi)劑量率分布測(cè)量

張文龍，董 碩，花 城，謝 峰，柳 淵，白 玫

介入放射學(xué)具有創(chuàng)傷小、定位準(zhǔn)確、見效快等特點(diǎn)，成為許多疾病的首選診斷治療方法[1~3]。 神經(jīng)介入是指在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備引導(dǎo)下，經(jīng)血管或經(jīng)皮穿刺途徑對(duì)頭頸部和脊柱脊髓病變進(jìn)行診斷或治療的技術(shù)[4]。中國(guó)神經(jīng)介入手術(shù)量正在逐年增加，2020 年較2019年增速在30%左右，全年手術(shù)量達(dá)到16 萬臺(tái)[5]。隨著神經(jīng)介入放射學(xué)的發(fā)展，神經(jīng)介入診療工作人員的輻射劑量和放射防護(hù)問題越來越受到各方面的關(guān)注[6]。相較于其他類型介入手術(shù)，神經(jīng)介入操作復(fù)雜、曝光時(shí)間較長(zhǎng)、防護(hù)難度高，導(dǎo)致介入工作人員受到較高水平的暴露。 有研究表明，神經(jīng)介入所致職業(yè)照射劑量超出普通X 射線檢查工作人員的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍[7~12]。

雙平板數(shù)字減影血管造影（digital subtractive angiography，DSA）設(shè)備能夠正側(cè)位同時(shí)成像，更加準(zhǔn)確地引導(dǎo)介入器材， 近年來在神經(jīng)介入中逐漸普及應(yīng)用， 但也因此給介入工作人員帶來更高的輻射風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)雙平板DSA 的室內(nèi)輻射場(chǎng)分布進(jìn)行系統(tǒng)研究，能夠更加直觀地了解工作人員所處的輻射工作環(huán)境，為工作人員提供更加合理的輻射防護(hù)方案，確保介入工作人員的輻射安全與職業(yè)健康[13~17]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 設(shè)備

選用1 臺(tái)美國(guó)GE Innova IGS 630 雙平板DSA 設(shè)備；機(jī)房面積為6.4 m×8.2 m。

1.1.2 模體

使用國(guó)家衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) “醫(yī)用X 射線診斷設(shè)備質(zhì)量控制檢測(cè)規(guī)范（WS 76—2020）”[18]規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)水模，尺寸為300 mm×300 mm×200 mm，內(nèi)裝自來水。測(cè)試時(shí)依據(jù)WS 76—2020 規(guī)定的檢測(cè)方法， 在水模表面附加1 張1.5 mm 厚度的銅板。

1.1.3 測(cè)量?jī)x器

選用ATOMTEX AT1123 輻射劑量監(jiān)測(cè)儀對(duì)雙平板DSA 機(jī)房?jī)?nèi)輻射場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，其響應(yīng)時(shí)間為30 ms，單位為μSv/h。 實(shí)驗(yàn)所用監(jiān)測(cè)儀經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院計(jì)量檢定合格。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)備狀態(tài)

依據(jù)WS 76—2020 標(biāo)準(zhǔn)，DSA 設(shè)備選擇透視條件，Head-Carotids 模式，脈沖透視頻率4.56 m/s（15 fps），Detail normal，自動(dòng)曝光控制（automatic exposure control，AEC）模式。

將側(cè)位球管移動(dòng)到等心點(diǎn)位置，正側(cè)位球管處于起始位置，模體擺放于正側(cè)位球管射野中心，診療床與平板探測(cè)器間距調(diào)至250 mm， 平板接收器上照射野面積調(diào)至最大。 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中床的位置、高度和角度均不變。懸掛鉛屏風(fēng)和床側(cè)鉛簾采用臨床手術(shù)擺位情況（圖1）。

圖1 DSA 防護(hù)設(shè)施使用示意圖Fig.1 Application diagram of DSA protection facilities

1.2.2 檢測(cè)點(diǎn)位

介入手術(shù)過程中在診療區(qū)域內(nèi)的工作人員一般包括兩類：一類是位置相對(duì)固定的人員，包括第一、第二、第三手術(shù)者和麻醉師等；另一類是在診療區(qū)域內(nèi)位置流動(dòng)的人員，包括護(hù)士、進(jìn)修人員等[19]。其中第一、第二和第三手術(shù)者通常位于床R 側(cè)（定義患者仰臥于治療床，患者右側(cè)為R 側(cè)，左側(cè)為L(zhǎng) 側(cè)），距床10 cm；在X 方向，第一手術(shù)者位距離射野中心60 cm，第二手術(shù)者位距離射野中心120 cm， 第三手術(shù)者位距離射野中心180 cm（一般為床側(cè)控制臺(tái)位置）；麻醉師通常位于床L 側(cè)，距床100 cm，X 方向距離射野中心120 cm 左右，即第二手術(shù)者位對(duì)側(cè)；護(hù)士一般位于床尾，負(fù)責(zé)手術(shù)耗材和器械的傳遞。 見圖2。

圖2 工作人員位置示意圖Fig.2 Diagram of staff positions

在DSA 機(jī)房?jī)?nèi)，以射野中心為原點(diǎn)，在機(jī)房每一個(gè)水平面的長(zhǎng)和寬方向（X、Y 方向）分別間隔50 cm設(shè)一條垂直于水平面的檢測(cè)線，在每一條檢測(cè)線的不同高度上（Z 方向）設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)位。 依據(jù)WS 76—2020標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，在工作人員不易出現(xiàn)的區(qū)域，不同高度（Z 方向）設(shè)置5 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位，分別距地20 cm、80 cm、105 cm、125 cm 和155 cm，分別對(duì)應(yīng)人體的足部、下肢、腹部（性腺、腸道）、胸部（乳腺、胸腺）和頭部（甲狀腺、眼晶狀體）；在工作人員常在位置，為了確保性腺、腸道、乳腺、胸腺、甲狀腺和眼晶狀體等敏感器官被準(zhǔn)確測(cè)量并觀察輻射劑量變化趨勢(shì)，Z 方向設(shè)置9 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位，分別距地20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、105 cm、125 cm、140 cm、155 cm 和180 cm。 檢測(cè)點(diǎn)位設(shè)置見圖3、4。

圖3 水平面檢測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.3 Diagram of horizontal detection position

圖4 豎直面檢測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.4 Diagram of vertical detection position

1.2.3 數(shù)據(jù)測(cè)量

采用雙球管同時(shí)曝光模式，每次曝光5 s，正位球管曝光條件為94 kV、19.5 mA， 側(cè)位球管87 kV、10.7 mA。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位測(cè)量3 次，取監(jiān)測(cè)儀顯示穩(wěn)定后的平均值作為測(cè)量值[20]。 將機(jī)房?jī)?nèi)各檢測(cè)位點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果扣除本底值， 用MATLAB 2014b 軟件進(jìn)行輻射劑量分布圖擬合， 采用雙調(diào)和樣條插值法（biharmonic spline interpolation）插值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 計(jì)量資料以均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。 采用t 檢驗(yàn)，比較不同位置區(qū)域的輻射劑量率。 P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P ＜0.01 為差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 介入工作人員位置輻射劑量率

手術(shù)者和麻醉師所在位置最小輻射劑量率均超過了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.4 mSv/h 的限值，第一、二、三手術(shù)者位輻射劑量率最大值均在距地80 cm 和105 cm 位置， 其中第一手術(shù)者位最大值超過標(biāo)準(zhǔn)限值65 倍。 第一手術(shù)者位所在區(qū)域輻射劑量率平均15.19 mSv/h，第二、三手術(shù)者位所在區(qū)域輻射劑量率平均值分別為8.44 mSv/h、2.87 mSv/h，第一手術(shù)者位輻射劑量率與第二、 三手術(shù)者位輻射劑量率平均值比較，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.371，P ＜0.01）；麻醉師常在位置輻射劑量率平均值為4.27 mSv/h， 與第二、三手術(shù)者位輻射劑量率平均值差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.100，P ＜0.01）； 護(hù)士常在位置輻射劑量率平均值為0.34 mSv/h，與第三手術(shù)者位所在區(qū)域輻射劑量率差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.472，P ＜0.01）。 見表1。

表1 主要關(guān)注介入工作人員位置輻射劑量率mSv/hTab. 1 Radiation dose rate of major concern intervention staff positionmSv/h

2.2 不同高度水平面劑量分布

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，在水平面（X-Y 方向）用MATLAB擬合出距地105cm（性腺、腸道）和距地155cm（甲狀腺、眼晶狀體）輻射劑量分布圖（圖5、6）；豎直面（Z 方向）手術(shù)者位平面距地不同高度輻射劑量分布圖（圖7）。 雙球管同時(shí)曝光時(shí)，標(biāo)配防護(hù)下，雙平板DSA 的水平面輻射劑量呈現(xiàn)不對(duì)稱的蝴蝶形分布，其中介入工作人員所在位置處于高劑量率區(qū)域，腹部以上位置均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值0.4 mSv/h；豎直面手術(shù)者位距地不同高度輻射劑量分布圖大致呈現(xiàn)草帽狀，輻射劑量分布符合距離防護(hù)和屏蔽防護(hù)原則，第一、二、三手術(shù)者位分別位于機(jī)房長(zhǎng)度坐標(biāo)60 cm、120 cm 和180 cm處，活動(dòng)位置均處于劑量大于2 mSv/h 的區(qū)域，尤其第一、二手術(shù)者位，性腺、腸道、乳腺、胸腺、甲狀腺和眼晶狀體等均處于大于5 mSv/h 高劑量區(qū)，第一、二手術(shù)者位幅射劑量最大值均位于距地80 cm 和105 cm 處（性腺和腸道），輻射劑量超過20 mSv/h，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。

圖5 距地105 cm 輻射劑量率分布圖Fig.5 Image of radiation dose rate distribution at 105 cm from ground

圖6 距地155 cm 輻射劑量率分布圖Fig.6 Image of radiation dose rate distribution at 155 cm from ground

圖7 手術(shù)者位平面距地不同高度輻射劑量率圖Fig.7 Image of radiation dose rate at different heights from operator position to ground

3 討論

臨床上，雙平板DSA 由于能夠正側(cè)位同時(shí)成像，正在成為神經(jīng)介入特別是腦血管介入診療的首選設(shè)備。 由于操作的復(fù)雜性，通常至少第一手術(shù)者和第二手術(shù)者同時(shí)處于機(jī)房?jī)?nèi)；盡管麻醉師和護(hù)士通常在透視時(shí)不停留在機(jī)房?jī)?nèi)， 但由于神經(jīng)介入手術(shù)的高難度，在必要時(shí)麻醉師和護(hù)士也會(huì)帶線操作；又由于雙平板DSA 介入技術(shù)的先進(jìn)性， 在大型三甲醫(yī)院一般會(huì)有進(jìn)修人員全程作為第三手術(shù)者跟臺(tái)操作。 因此，需要對(duì)雙平板DSA 機(jī)房?jī)?nèi)的輻射場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以降低工作人員的輻射劑量，保證輻射安全，為臨床防護(hù)提供依據(jù)。

雙平板DSA 正側(cè)位球管同時(shí)曝光時(shí)， 介入工作人員所在位置均有大量散射線照射[21~24]。 從表1 可以看出，手術(shù)者和麻醉師位置區(qū)域輻射劑量均超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值0.4 mSv/h， 護(hù)士所在位置區(qū)域最小值小于標(biāo)準(zhǔn)限值， 主要是因?yàn)樽o(hù)士距地105 cm 以下位置均處于診斷床底座后方，起到了很好的屏蔽作用；在手術(shù)者位平面， 第一手術(shù)者位輻射劑量明顯高于第二、三手術(shù)者位，且第三手術(shù)者位輻射劑量低于第二手術(shù)者位，所以在曝光時(shí)，手術(shù)助手應(yīng)盡可能處于第三手術(shù)者位，降低自身輻射劑量；進(jìn)修人員作為第三手術(shù)者進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)， 應(yīng)著重注意自身個(gè)人輻射劑量管理，在非必須位于手術(shù)者位情況下， 可以移至床尾區(qū)域，降低自身輻射劑量；麻醉師位置與第二手術(shù)者處于診斷床兩側(cè)基本對(duì)稱位置，但其輻射劑量明顯低于第二手術(shù)者位，主要由于距離防護(hù)和探測(cè)器濾線柵的吸收作用導(dǎo)致，曝光時(shí)麻醉師可移至探測(cè)器后方來降低輻射劑量。 從圖7 可以看出第一、二手術(shù)者位最大值均位于性腺位置，輻射劑量超過20 mSv/h，而中國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[25]對(duì)于職業(yè)人員年有效劑量限值控制為連續(xù)5年平均有效劑量不超過20 mSv， 對(duì)于眼晶狀體的劑量限值為150 mSv，雖未對(duì)性腺做出明確規(guī)定，但性腺和眼晶狀體均屬于輻射敏感器官，故應(yīng)加強(qiáng)輻射防護(hù)，工作人員應(yīng)注意鉛圍裙的正確穿戴，使圍裙的雙層位于身體前側(cè)加強(qiáng)防護(hù)。

研究結(jié)果顯示， 雙平板DSA 機(jī)房?jī)?nèi)X 射線的分布是不均勻的，雙球管同時(shí)曝光時(shí)，標(biāo)配防護(hù)下，雙平板DSA 的水平面輻射劑量呈現(xiàn)不對(duì)稱的蝴蝶形分布， 圖6 距地155 cm 輻射劑量分布圖與國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì) （International Commission on Radiological Protection，ICRP）85[26]號(hào)文件采用熱釋光現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)測(cè)量的單球管DSA 輻射劑量分布圖相比， 分布圖均呈現(xiàn)不對(duì)稱的蝴蝶狀，整體趨勢(shì)上大致相同，但雙平板DSA 輻射劑量分布圖在床R 側(cè)和L 側(cè)麻醉師位置區(qū)域劑量分布明顯高于85 號(hào)文件所推薦的劑量分布圖，等勢(shì)線明顯外延擴(kuò)展；輻射劑量分布圖顯示：側(cè)位球管和探測(cè)器后方形成低劑量保護(hù)區(qū)；在腹部以上區(qū)域，手術(shù)者位和麻醉師位置均屬于高輻射劑量區(qū)，護(hù)士所在位置輻射劑量雖小于手術(shù)者位，但仍然高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。手術(shù)者位平面距地不同高度輻射劑量圖可以看出， 三位手術(shù)者從腳至頭均處于高輻射劑量區(qū)，說明標(biāo)配輻射防護(hù)設(shè)施無法在雙球管同時(shí)曝光時(shí)起到很好的防護(hù)作用[27]，應(yīng)對(duì)防護(hù)設(shè)施進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。

4 結(jié)論

雙球管同時(shí)曝光時(shí)，在標(biāo)配防護(hù)下，雙平板DSA的水平面輻射場(chǎng)呈現(xiàn)不對(duì)稱的蝴蝶形分布，手術(shù)者位平面距地不同高度輻射劑量分布圖大致呈現(xiàn)草帽狀，無論是水平面輻射場(chǎng)還是豎直面輻射劑量分布圖，手術(shù)者位均處于輻射場(chǎng)高劑量區(qū)域， 手術(shù)者應(yīng)注意鉛衣、鉛帽和鉛圍脖等個(gè)人防護(hù)用品的使用，操作中盡量遠(yuǎn)離球管位置，加強(qiáng)屏蔽防護(hù)；對(duì)于麻醉師和護(hù)士位置，應(yīng)設(shè)置移動(dòng)鉛防護(hù)區(qū)域，配置鉛屏風(fēng)等防護(hù)措施，遠(yuǎn)離高輻射劑量區(qū)。