骨科手术中射线防护研究进展

田凡立，李惠玲，杜美兰，张新梅，殷雪群

（苏州大学附属第一医院，江苏215006）

X 光机是骨科手术中常用的设备，解决了脊柱、创伤手术、各种骨折和微创手术的定位需求，提高了手术质量，缩短了手术时间。随着骨科手术数量的增多，参与骨科手术的医师、护士常暴露于辐射中。调查发现，医护人员在没有防护措施的情况下开展骨科手术，进行透视操作，身体所受到的辐射剂量远超设定的安全剂量范围[1]。最近一项针对91 名手术室护理人员的调查表明，92.3%的护理人员对术中X 线透视暴露会为病人带来辐射影响没有引起足够的重视，92.1%的护理人员认为他们需要进行辐射暴露相关的教育[2]。目前，针对辐射对健康的远期影响、如何正确、安全地使用X 光机、辐射暴露的干预以及相关知识的教育培训非常局限[3]。因此，有必要对骨科术中射线暴露的基本原理、风险现状及干预措施进行综述，为手术室护士提供更好的职业防护建议。

1 辐射的基本原理

透视装置一般是由真空管、电子源、目标电极和外部电源4 部分组成。电子的来源是阴极，电子的目标是阳极，真空管中产生的电位差是由外部电源提供的，使真空中的电子加速从阴极到达阳极。X 射线是由原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流，是波长介于紫外线和γ 射线之间的电磁辐射。伦琴射线具有很高的穿透力，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光、产生空气电离等效应。机器分为图像增强器、X 射线管、瞄准仪和显示器。X 射线的来源是X射线管，图像增强器捕获X 射线束将它们转换成图像显示在显示器上，瞄准仪上有各种孔径，决定X 射线束的形状和尺寸[4]。使用术中成像时，病人和外科工作人员都暴露于直接和散射辐射中[5]。直接辐射是指光束从光源直接射出的辐射，它是主要的辐射源。散射辐射是指偏离组织表面和主要照射途径的其他辐射，它是病人非手术部位和手术室医生、护士的主要辐射来源。散射辐射取决于与被成像组织的距离、拍片时间、发射源的千伏电压设定以及被成像组织的衰减系数。辐射暴露与有效距离遵循平方反比定律，基于医护人员与放射源的距离，辐射暴露成平方的比例降低。确定性效应是指单次高剂量或多次低剂量累积辐射暴露达到一定阈值后发生的效应，包括脱发、皮肤红斑、皮肤烧伤和白内障形成等。在每次辐射后随机发生，不一定超过对健康造成影响的阈值，例如癌症、肿瘤就是非常典型的随机效应，但是每次辐射伤害都提高了基因突变的发生率。国际上用D 表示吸收剂量，其单位是戈瑞(Gy)，量化了每个单位质量的辐射剂量，即每千克物质1 焦耳辐射能的实际物理量。关于低剂量暴露后的随机效应，必须考虑到能量和暴露的组织类型。因此，辐射防护提出了剂量当量(H)的概念，其国际单位是希弗特(Sv)，代表了每千克物质的辐射能带来的生物等效或有效剂量。X 线对不同组织的权重用小数表示，全身的总和相加为1，唾液腺、骨表面、皮肤和大脑的权重是0.01，食管、膀胱、甲状腺、肝的权重是0.04；生殖腺的权重是0.08；结肠、骨髓(红色)、乳房、胃、肺及剩余的组织权重是0.12；权重越大，其癌症诱发的可能性越高[6]。由于其本身包含了辐射的生物效应，经常用于预测辐射对人体的危害[7]。

2 辐射对手术室护士的职业风险

2.1 致癌风险 辐射效应研究基金会报告显示，受到1 Sv 的辐射后，发生肿瘤的风险是健康人的1.6 倍[8]。任何年龄，在辐射暴露累计1 Sv 后都会增加60%肿瘤发生的概率。电离辐射的暴露可通过诱导脱氧核糖核酸（DNA）损伤和产生活性氧而导致细胞损伤。这些影响往往引起细胞死亡或者基因组不稳定，抑制机体的非特异性免疫和特异性免疫[9]，导致各种辐射相关的病理变化，包括增加恶性肿瘤的风险。这些对组织的影响与甲状腺癌、恶性变化、性腺细胞损伤直接有关。对于手术室护士来说，如果没有辐射防护的话，单个病例中就很容易达到20 mSv。在一个意大利骨科医院回顾性的自我报告数据中，25 年间手术室医护人员暴露于辐射中癌症发生率为29%，而没有辐射暴露的其他人员癌症发生率为4%[10]，辐射暴露后最常见的癌症是肺癌和结肠癌。Devalia 等[11-12]研究证实了人体辐射暴露和甲状腺癌之间的关系。虽然关于骨科辐射研究的文献多关注腰部和颈部暴露，但是甲状腺和生殖腺都是对辐射不敏感的组织，而骨髓、乳房、肺、结肠和胃对辐射更加敏感。

2.2 对胎儿的危害 随着从事骨科工作妇女人数的增加，妊娠期护士人数也在增加。孕期前3 个月胎儿正处于成形阶段，其并发症与围生期接触辐射有关，包括早产、自然流产、胎儿畸形、智力迟钝和宫内发育迟缓等[13]。手术室妊娠期护士少量多次辐射暴露对胎儿的影响是无法察觉的，其影响取决于辐射量和辐射时间。基于产前诊断成像的研究，产前辐射暴露10 mGy时儿童癌症发生的风险是健康儿童的1.4 倍，国际辐射防护委员会(International Commission on Radiological Protection，ICRP）推荐妊娠期间辐射暴露最大值为1 mSv[14]。

2.3 致白内障的风险 护理人员的眼睛由于接近初级辐射，易以白内障的形式表现出来[15]，已被公认。经常暴露于低剂量辐射中，晶状体发生病变是发生白内障的诱因。有研究发现，诱发白内障的辐射阈值可能低至0.5 Sv[16]。虽然职业性辐射暴露与白内障之间的联系日渐密切，但目前还没有相关研究把手术室护士术中的辐射暴露与白内障发生联系在一起。研究发现，介入心脏手术的医护人员发生白内障的概率更高[17-18]。

3 护理防护措施

医疗场所，特别是放射科、放疗科医务人员的辐射安全问题近些年受到了人们的广泛关注，但手术室护士是易被忽视的群体，尤其是参与骨科手术的护士由于系列、频繁的护理操作，辐射时间相对更长、距离相对更近，所以采取相关、有效的防护措施非常必要。ICRP提出了合理、尽量低(as low as reasonably achievable，ALARA)原则，即最优化、正当化，剂量限量，减剂量技术也是减少辐射和暴露原则的一项重要战略[19]。

3.1 提升自我防护意识 手术室护士普遍缺乏辐射剂量、暴露极限和辐射安全相关知识，亟须提高手术室护士的防护意识，进行安全防护教育，培训X 光机使用及防护相关知识，包括距离防护、时间防护及屏蔽防护。骨科手术透视时要尽量缩短医护人员的辐射时间，减少长时间辐射暴露；照射距离越短，人体受到的辐射剂量越大，故应尽可能远离辐射源；医护人员应严格按照要求操作，透视时必须佩戴防护用具，必要时穿铅衣，戴铅手套和铅眼镜。定期组织科内业务学习，制定严格的考察制度，强化护理人员的辐射暴露与防护的理论和技能，有效减少辐射暴露的风险[20]。

3.2 强化防护环境及用具管理 在骨科透视房间门上贴辐射相关警示标志，控制无关人员随意走动。妊娠期、哺乳期及患其他疾病工作人员要有防护措施，远离透视房间，把有害辐射暴露的风险降到最低。关于防护屏蔽，ICRP 和电离辐射条例规定，职业辐射防护人员必须佩戴围裙[21]。一个标准的0.25 mm 铅皮圈可以吸收平均96%的辐射，孕妇围裙上有1 层0.5～1.0 mm 厚的铅，能吸收99%以上的辐射，但是围裙非常沉重。考虑经济因素和社会因素，以手术室医护人员的健康为本，购置一些新型、轻型的防辐射装备，鼓励医护人员积极使用。

3.2.1 设立标准专用手术间 合理安置手术室设备，减少射线影响；手术间门口应有警示图片或者警示灯[22]。骨科手术间应设在手术室的最外层，房间的使用面积不少于24 m²；实心砖墙厚度大于24 cm，如厚度不够，在墙壁上加贴铅皮或者可加抹1 层5～10 mm厚的含钡、铅、铁等金属元素的混凝土防护涂料。手术间门窗及墙壁厚度、天花板、室内面积等指标均要符合国家医用X 光机防护设施的标准。

3.2.2 选择符合防护要求的X 光机并对其位置进行规范管理 X 光机是集光、机、图像处理技术为一体的可移动式设备，提高了手术效率，减轻了病人的负担，但是对手术室医护人员和病人也产生了不同程度的暴露危害[23]。在正当化与最优化的前提下，选择分辨率高、剂量低、技术指标超前、操作时间短、安全的机器设备；严禁在设备异常情况下使用，排除可能故障，定期检测和维修。图像增强器与外科医生应在手术台的同一侧，以增加放射源与手术室工作人员之间的距离[24]。水平位置使用X 光机时，为了避免反向散射，手术室医护人员应尽量站在X 光机图像增强器一侧。工作人员应熟悉各种体位的投照方法，使用解剖标志、调整光圈大小瞄准X 射线、尽可能靠近成像肢体[25]。在脊柱或者髋部手术中，水平位置摄片时医护人员站在X 光机发射器一侧的散射暴露量是站在图像增强器一侧的4～8 倍[26]。

3.2.3 注意距离防护 手术室工作人员可以通过增加X 射线和成像部位的距离，减少辐射暴露风险。距离X 射线0.3 m 辐射量是直接在X 线束下强度的0.3%[27]。基于平方反比定律，增加医护人员和X 光的距离能够进一步降低辐射暴露[28]。美国国家辐射防护与测量委员会(National Council on Radiation Protection & Measurements，NCRP)建议，手术室医护人员应该站在距X 射线束直接距离2 m 远的位置比较安全。Baumgartner 等[25]研究提出，手术进展过程中护士运用实时可视化的放射量测定器读数能够降低总体平均60% 的辐射量，实时反馈可以提醒医护人员改变行为。

3.2.4 配备充足的防护用物 需要透视的手术通知单中应提前告知要使用X 光机及其照射部位和预计照射次数。除了铅墙进行屏蔽，铅衣/围裙也能减少散射辐射。其防护程度随着铅的厚度逐步增高，确切的辐射剂量衰减取决于千伏电压设置和铅衣材质[29]。常用的0.25 mm 和0.50 mm 的铅衣可衰减90%和99%的辐射量，有效降低辐射暴露的风险，但需注意的是：铅衣最好360°覆盖甲状腺[30]。晶状体是对放射敏感的解剖结构，铅眼镜能够减少骨盆和髋关节手术中医护人员90%的眼部辐射暴露[31]，考虑到辐射与骨科手术的关系，使用铅眼镜会减少辐射照射，理论上会消除白内障风险。张容等[32]对大型综合医院的辐射防护能力现状进行调查，结果发现医院管理者投入了巨大资金在辐射屏蔽设施方面，但对个人防护设备的重视程度不够，学历较低的医护人员防护意识和知识不足，医院应进一步加强高风险人群尤其是护士的防护培训与管理，提高防护用具的使用频率。

3.2.5 重视防护用具消毒 手术治疗存在伤口感染的风险，防护用品尽管有预防措施，但是仍有感染的风险，防辐射服、围裙、帽子、护脖均是细菌污染的潜在来源，故要定期检查防护用具是否有裂纹或其他方面的破损，每次使用后要进行清洁[33]。有文献指出，防护用具定期清洁、用消毒剂擦拭后细菌会明显减少，但是6 h 后细菌会复发。建议定期消毒擦拭防辐射用具，最好在每台手术前进行[34]。

3.3 时间防护 手术室护士与病人的受照剂量与照射时间呈正相关[35]。所以，在不影响影像质量的前提下，要求技术人员掌握好曝光条件，熟练掌握透视方法和技巧，尽量缩短X 射线曝光的次数和时间，使用低剂量辐射选项、将连续成像改为脉冲成像。通过直接留片存档的方法，提高手术效率、节约手术时间、减少透视重复的次数从而进行诊断和影像导向。健全和完善手术室各项规章制度，通过轮班配合透视骨科手术是减少累计照射时间的有效方法[36]。

3.4 心理防护与人文关怀 手术室工作强度及压力大，护士要学会自我调节；管理者应给予护理人员更多的关怀，为护士提供更好的工作环境。采用科学、人性化的排班法，耐心倾听护士的合理化建议，采纳正确的意见，持续改进护理工作，提高护理质量，考虑时间、场合等因素，防止发生错误[37]。手术室护士应注意营养，增强体质，定期体检。

4 小结

X 光机在提高手术质量的同时，给工作人员带来的电离辐射危害不可忽视，医护人员应严格将《放射卫生监督法规》中规定的个人剂量监测要求，作为手术室工作人员接受辐射剂量的科学评价依据，在发生误照、装置故障时，作为回顾性剂量估算的重要依据；遵守设备操作规程和人员防护规定，在设备工作状态下，操作人员应尽好射线防护告知义务，其余工作人员应撤退到铅屏风后，避免因为手术时间、主治医生要求等因素而直接站在受检者周围，受到不必要的辐射；设备操作人员应避免射线发生器主束照射工作人员及其屏蔽位置[38]；鼓励参与手术医护人员佩戴个人辐射剂量计，定期进行个人辐射剂量监测[39]，严格按照相关规定控制个人剂量限值，及时发现隐患和风险，采取针对性防护对措施，在X 光机在骨科手术中发挥最大的潜能的同时，确保病人和医护人员安全[1]。