心脏介入手术中患者及操作者受照剂量研究

论文摘要

近年来数字减影血管造影系统（Digital subtraction angiography DSA）在世界范围内被广泛应用在医学诊断和介入治疗手术过程中。心血管疾病是介入治疗应用最广泛的领域,同时医务人员受到的照射剂量在所有接入操作中是比较高的。冠状动脉血管造影术（Coronary angiography, CA）是诊断心血管疾病的金标准,经皮穿刺腔内冠状动脉成形术（percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTCA）是治疗冠心病的基本方法,由于支架材料的创新和成本的降低,冠状动脉支架植入术（pecrutaneous intracoronary arterial stenting, PICAS）往往被用在PTCA后,成为治疗心脏血管狭窄的主要方法。心血管病介入治疗给患者带来利益的同时,也具有潜在的辐射危害性。大量研究表明,心血管病放射性介入操作可能给患者造成值得重视的高剂量。长时间的荧光透视和照相摄影累积剂量超过确定性效应的阈值,从而对病人皮肤产生损伤的报道屡见不鲜。同时,几乎所有的介入手术过程中,医务人员必须在离患者很近的位置进行操作。患者的身体对初始线束的散射,使医务人员有可能接受到潜在的高辐射剂量,这归因于长时间的荧光透视,有时可能超过1到2小时。在中国,介入手术不仅仅是由介入操作医师完成,很多心内科医生也参与其中,同时暴露在散射辐照场中的有还有相关辅助人员,由于他们缺乏对辐射危害的认识,辐射防护意识比较淡薄,从而受到多余职业照射。2003年欧洲科技讨论会上曾有过报道：在介入手术中,强制使用带有床下球管机的C型臂,以代替床上球管机。研究表明使用床下球管机后,操作者的眼睛、头部、颈部的剂量大幅减少。操作者的剂量监测也成为学者们争相研究的热点问题。本研究采取典型调查和模体实验研究相结合的方法。在典型调查中,针对一个三级甲等医院进行的26例完整的心血管介入手术,包括CA, PTCA, PICAS中的患者与操作者所受辐射剂量及其相关因素开展研究。记录了荧光透视时间；利用TLD测量了病人皮肤表而入射平均剂量ESD （Entrance skin dose）、病人皮肤表面最高剂量PSD （peak skin dose）以及操作者主要器官体表剂量（包括眼晶体、甲状腺、左肺、胸部、腹部、肝部、性腺、左右手）；同时利用DAP剂量仪测量了DSA的剂量面积成绩值DAP （dose-area product）。在模体实验研究中,利用体模代替病人,放置在手术床中央,在介入手术操作常用条件下,X线后前向入射体模进行荧光透视。体模内不同组织或器官的空腔中布置了很多TLD剂量原件,可以测量器官或组织的器官剂量,这样就可以探索病人表而皮肤剂量与病人有效剂量,DAP与病人有效剂量的关系,为改善患者的辐射防护提供依据；同时在操作者通常站位及活动空间内,布置了TLD测量元件,测量空气比释动能,从而得出操作者受照剂量（包含有效剂量、甲状腺、左胸、眼晶体和手的体表剂量或当量剂量）和工作位置剂量场分布的关系。同时针对临床中除了铅衣、铅帘及铅屏外,最容易影响剂量的两个可人为调整的因素：手术床的高度和照射野的大小对操作者空间剂量分布的影响。心血管病放射性介入操作时,患者受照剂量是很大的,因此在达到预期诊断和治疗的前提下,应采取合理措施,以降低患者的辐射剂量。通过比较,CA+PTCA或PICAS手术中患者和操作者的受照剂量更应该得到关注。结果显示：每次操作的荧光透视时间范围为0.80～42.4min；患者皮肤表面剂量面积乘积（DAP）范围为1.54～161 Gy·cm2；患者平均入射皮肤剂量（ESD）范围为3.85～402mGy；最高皮肤剂量（PSD）范围为19.8～2128mGy。CA+组的荧光照射时间、ESD和PSD都大于CA组,差异有统计学意义。操作者平均每次手术的有效剂量（E）为2.99μSv；在没有铅衣防护的条件下,有效剂量（E）为45.6μSv,用Boetticher提出的方法估算结果为6.99μSv；眼晶体当量剂量为112μSv,左手当量剂量为213μSv,右手当量剂量为82.6 u Sv。根据测量所得到的数据,编写程序估算从事介入操作的职业人员的有效剂量及有剂量限值的器官如：手,眼晶体的当量剂量。针对不同的操作人员各部位相对身高的比例,不同的操作位置,不同的设备所产生不同的系数,用户都可以进行自行设定。但本程序仅考虑了X线后前向垂直入射模体的情况,因此是保守估计。使用佩戴在胸前的个人剂量计测得Hp（10）直接转换到有效剂量以及Boetticher提出的双剂量计方法分别估算不同防护条件下的操作人员有效剂量及手和眼晶体的当量剂量。估算结果比手术测量的值要偏小,手术过程中的摄影部分引起的剂量,不同角度入射X曝光量的提高,以及防护措施是否使用得当等都会对操作者的有效剂量产生影响。若选择X线中心射线在体模背部的入射点作为参考点,在距离地面80 cm以上的位置,空气比释动能率与参考点距离近似满足平方反比关系。在工作人员操作位置的空间中,空气比释动能则随着照射野的扩大,床面的上升而增大。操作者有效剂量与病人的PSD, ESD呈现不同的线性相关性。只能由病人的ESD粗略估算操作者的有效剂量。为了降低职业接受的剂量,除了控制荧光照射时间和操作距离外,在满足介入临床要求的情况下,尽量使用小的照射野和降低手术床的高度也是很有意义的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 4. 放射物理及辐射剂量学背景知识
• 4.1 放射性
• 4.1.1 α衰变、β衰变、γ跃迁
• 4.1.2 γ和X射线与物质的相互作用
• 4.1.3 辐射的生物学效应
• 4.2 辐射剂量学中的量
• 4.2.1 剂量学常用量的关系
• 4.2.2 常用剂量学量中的物理量
• 4.2.3 用于外照射的实用量
• 4.2.4 科研和医学中常用的量
• 4.2.5 辐射防护评价中的常用量
• 4.2.6 X、γ射线外照射器官剂量估算方法
• 4.3 个人监测
• 4.3.1 个人监测的目标量
• 4.3.2 光子单一类型辐射场
• 4.3.3 个人剂量监测的基本要求
• 4.3.4 剂量评价一般要求
• 4.3.5 个人剂量当量到有效剂量的转换
• 5. 放射诊断中的放射防护
• 5.1 介入操作中的辐射防护
• 5.1.1 病人和职业人员的损伤效应
• 5.1.2 病人和职业人员剂量水平
• 5.2 X射线诊断剂量学专用剂量学量
• 5.2.1 选择专用剂量学量的原因
• 5.2.2 专用剂量学量
• 5.3 介入操作中的辐射防护剂量测量
• 5.3.1 介入操作中的荧光透视
• 5.3.2 用模体进行的测量
• 5.3.3 病人剂量测量方法
• 5.3.4 介入操作最大皮肤空气比释动能测量
• 6. 心血管介入手术中病人和操作者的剂量研究
• 6.1 材料与仪器
• 6.1.1 研究对象
• 6.1.2 仪器设备
• 6.1.3 热释光剂量计
• 6.1.4 实验体模
• 6.2 研究方法
• 6.2.1 与剂量相关的操作参数采集
• 6.2.2 职业人员个人剂量测量和有效剂量估算
• 6.2.3 体模剂量测量方法
• 6.2.4 操作者活动范围内空气比释动能的测量
• 6.2.5 统计学处理
• 6.2.6 质量控制
• 6.3 结果
• 6.3.1 操作参数采集结果
• 6.3.2 患者现场测量剂量结果
• 6.3.3 体模模拟测量实验结果
• 6.3.4 影响患者剂量的主要因素
• 6.3.5 操作者剂量现场测量结果
• 6.3.6 操作者有效剂量估算
• 6.3.7 操作者工作空间模拟测量结果
• 6.3.8 影响操作者职业剂量的因素
• 6.3.9 照射野的改变对空间剂量的影响
• 6.3.10 手术床高度改变对空间剂量的影响
• 6.4 估算程序
• 6.4.1 程序界面
• 6.4.2 参数设置
• 6.4.3 程序原理
• 6.4.4 程序估算举例
• 6.4.5 结果对比
• 6.5 讨论
• 6.5.1 本研究发现的问题
• 6.5.2 模拟计算结果讨论
• 6.5.3 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录