冠心病介入治疗辐射防护的进展

2021-01-05廖伟杰马康华

世界最新医学信息文摘 2021年78期

廖伟杰，马康华

(重庆医科大学附属第一医院心血管内科，重庆 400010)

0 引言

冠心病介入治疗包括冠状动脉造影和经皮冠状动脉介入治疗(PCI)，是冠心病的重要诊断和治疗手段，其广泛应用提高了冠心病患者的生活质量，降低了死亡率。虽然冠心病介入治疗在全球范围内广泛进行，但血管造影成像技术的一个主要缺点是其暴露在电离辐射的环境中。与其他同样有电离辐射的医疗检查相比，冠脉造影辐射剂量是最高的[1]。据报道，冠心病介入治疗术中冠脉造影的辐射剂量为7毫西弗(mSv)，而PCI的辐射剂量为17mSv[2]。然而，有些患者在一次手术中接受高达50mSv的辐射剂量[3]。一项研究发现，心脏介入医生在他们的职业生涯中累积了50mSv到200mSv的辐射剂量[4]。

冠心病介入术中患者主要接受X线的直接照射，术者主要接受X线散射。根据电离辐射对组织损伤方式不同，分为随机性效应和确定性效应。随机性效应是指电离辐射对细胞基因的损伤，具有随机性和不可预测性[5]。辐射剂量越大，随机性效应发生率越高，无剂量阈值。损伤的严重程度与辐射剂量无关。随机性效应损伤中最引人关注的是细胞分子破坏和突变导致的恶性肿瘤[5,6]。一些研究报道职业辐射暴露与终生癌症风险增加相关，但其增加的风险差别却很大[5-7]。这可能因为辐射诱发的恶性肿瘤与自发发生的恶性肿瘤在临床上表现相同，没有相关研究能更准确地估计辐射暴露与恶性肿瘤的风险[6]。确定性效应是指电离辐射导致细胞损伤或死亡。发生率及损伤的严重程度与辐射剂量呈正相关，有剂量阈值。确定性效应与皮肤损伤和白内障相关[5]。白内障和晶状体混浊是最常见的确定性效应损伤[2,4]。其他已报道的确定性效应损伤包括胚胎或胎儿发育受损、生殖功能受损、免疫缺陷[5]和少精子症[7]。一项研究为期10年，调查了466名从事冠心病介入治疗的健康专业人员的健康状况。研究发现，与其他健康专业人员相比，从事介入人员的皮肤损伤、白内障和心血管疾病的发病率在统计上有显著增加[4]。

减少冠心病介入治疗中辐射暴露应遵循三大原则：放射实践的正当化，放射防护的最优化，个人剂量限制。这有利于防止发生确定性效应，并将随机性效应限制在可接受的范围。减少冠状动脉介入治疗中辐射暴露的方法有很多。充分使用辐防护设备，常规使用个人防护装备，使用减少辐射暴露的技术，对工作人员进行适当的辐射知识培训，常规进行辐射剂量监测，尽量远离辐射源等均可有效减少辐射暴露。本文对辐防护设备，个人防护装备，减少辐射的技术进行简单介绍。

1 辐射防护设备

辐射防护设备包括天花板悬挂的可移动式铅屏、床旁悬挂的吸收帘、一次性辐射吸收帘和桡动脉臂板。

1.1 悬挂铅屏

可移动式铅屏通常由透明的含铅塑料制成，主要保护术者头部、甲状腺、上肢。在手术过程中能根据投照角度等不断调整位置。手术过程中将铅屏放到合适位置是显著减少术者辐射暴露的关键。为了使辐射保护效应最大化，铅屏应尽可能靠近患者表面并在手术过程中不断调整位置。Micha Maeder等人用热释光剂量计评估3位术者左眼和左手无名指的局部辐射剂量，发现使用铅屏使术者剂量面积乘积(DAP)归一化眼部辐射剂量减少了18倍，而仅观察到对术者手部剂量的微弱影响[8]。J Domienik等人研究发现，可移动式铅屏减少了术者晶状体1.3倍的辐射剂量[9]。

1.2 床旁吸收帘

床旁悬挂的吸收帘主要保护术者的骨盆和下肢。C. P. Shortt等人研究报道安装床旁铅帘可使术者双下肢辐射剂量减少64%[10]。后来的一项前瞻性、单中心、随机研究(Extra-RAD研究)进一步证明了床旁吸收帘在减少术者辐射暴露中的作用。该研究发现在经桡动脉冠状动脉介入手术中，使用台下防辐射装置(包括不同大小铅帘)使术者骨盆水平辐射剂量减少了2倍，使术者胸部水平辐射剂量减少了1倍[11]。

1.3 一次性辐射吸收帘

放置在患者身上的一次性辐射吸收帘能减少术者的辐射暴露，特别是在术者面临高辐射风险的手术时。但在一些研究中却发现其增加了患者的辐射暴露。Andrew Ertel等人通过对人体模型使用不同类型的一次性辐射吸收帘，发现由铋钨锑等金属组成的辐射吸收帘能显著减少术者辐射剂量，最高可达72%[12]。Jerry N. King等人研究发现使用含有铋钨锑金属元素的一次性辐射吸收帘可以有效减少术者多部位的辐射剂量，其中眼睛的辐射剂量减少了11倍，甲状腺减少了24倍，手减少了28倍[13]。在后续的两项前瞻性研究中，一次性辐射吸收帘对术者的辐射保护进一步得到证实[14,15]。然而，Musallam等人进行的一项随机研究发现，在经桡动脉冠状动脉介入手术中使用盆腔铅吸收帘将术者的辐射剂量减少了2倍，但患者的辐射剂量增加了1倍[16]。另一项随机研究同样发现在经桡动脉冠状动脉介入手术中使用盆腔吸收帘时能有效降低术者的辐射剂量，但却增加患者的辐射剂量[17]。这可能是因为辐射吸收帘有效减少术者接受的X线散射，而未减少患者接受的X线直接照射。

1.4 桡动脉臂板

一种桡动脉辐射防护板由带有凹槽的平面臂板和插入在凹槽上20cm高的0.5mL铅当量垂直橡胶板组成，在术中可为患者的手臂提供支撑，它已被证明可以减少术者在经桡动脉冠状动脉介入手术中的辐射剂量[18]。RAD Board®桡动脉臂板也具有类似的结构，它的平面臂板有内置的辐射散射保护装置，但没有垂直橡胶板。在其网站上公布的一项独立调查中，显示它使术者在腰部水平和颈部水平辐射剂量分别减少了44%和25%。然而，该调查未排除盆腔吸收帘对术者辐射暴露的影响[19]。随后的一项随机对照试验在均使用盆腔吸收帘的基础上根据是否加用RAD Board®桡动脉臂板将265名患者分为两组，测量术者的辐射剂量，发现使用桡动脉臂板与术者受到更多辐射暴露显著相关，可能的原因是使用Board®桡动脉臂板影响了标准辐射防护的使用[20]。所以其对术者的辐射保护有待更多研究进一步证实。

2 个人防护装备

个人防护装备包括铅帽、铅手套、铅眼镜、脖套和铅衣。

2.1 铅帽

铅帽主要保护术者头部，而头部是冠心病介入治疗中术者辐射保护相对薄弱区域，左侧头部接受的辐射暴露高于右侧。有研究报道心脏介入医生左侧脑癌可能与职业性辐射暴露之间存在因果关系[21]，可见头部防护的重要性。与可移动式铅屏相比，铅帽覆盖面部两侧和下部，可以减少头部辐射暴露[22]。然而，一个铅帽的重量约为1140g，这可能会进一步加剧术者骨关节系统负担引起骨科相关疾病[23]。现在有了无铅的替代品，比如由铋和钡组成的手术帽，重量只有53g。无铅手术帽最初被认为可以有效地减少头部辐射暴露[24]。然而，最近的一项研究发现，X线散射主要来自术者的头部以下，而无铅手术帽不能覆盖这一区域。它只将大脑的辐射剂量降低了3.3%，辐射剂量下降的程度几乎可以忽略不计[25]。

2.2 铅手套

冠心病介入治疗中双手接受的辐射暴露并不会对术者造成重大健康风险。保护双手的最好方法是远离辐射源的直接照射。尽管现在可以使用铅手套，但如果将戴着手套的手放在X线直接照射下，当前X射线系统中的亮度控制系统会自动调高亮度，从而增加患者和术者的辐射剂量。同时不合适的手套尺寸也可能会影响术者的操作。以上两点限制了铅手套在临床实践中的使用[26]。

2.3 铅眼镜

辐射性白内障是心导管室工作人员众所周知的风险之一。暴露在电离辐射中的医务人员白内障患病率增加，且心脏介入医生患病率更高[27]。研究发现，使用铅眼镜可以明显降低眼睛的辐射暴露[9]。

2.4 脖套

甲状腺是一个对辐射暴露敏感的器官，一项研究发现长期辐射暴露与甲状腺癌发病率上升相关[28]。在手术过程中应始终佩戴脖套，为达到最好的防护效果佩戴时一定要确保脖套和铅衣之间没有缝隙。

2.5 铅衣

心导管室工作人员的主要辐射防护装备是铅衣。连体铅衣重约7公斤，会加重背部负担从而导致背部损伤[29]。另一种分体铅衣由背心和围裙两件式组成，重量更轻，可以将部分重量转移到臀部，减轻肩部和脊椎的负担[26]。为了辐射防护的安全性，铅衣的大小合适对术者而言十分重要。例如，腋下的大缝隙可能会使乳房组织暴露在辐射下，并使女性工作人员面临患乳腺癌的风险[30]。一些复合材料防护衣或无铅防护衣，重量减轻了20%-40%[31]。这些新一代防护衣的重量从大约7公斤减轻为大约4公斤。这降低了工作人员因铅衣的重量造成肌肉骨骼损伤的风险。现在有一种新的天花板悬挂式个人辐射防护系统(零重力系统)在加强术者辐射防护效果的同时，消除铅衣的重量对术者的影响[32]。它由一个弯曲的铅面罩、一个带左臂的铅衣组成。一项研究发现与传统的铅衣相比，它可以减少16-78倍的辐射剂量[33]。

3 减少辐射暴露的技术

3.1 降低帧率和降噪技术

在冠心病介入治疗过程中，血管造影机配备的X线系统内的各种技术可以用来降低辐射暴露。降低透视和电影帧率也有助于降低辐射剂量。尽管这会降低图像质量，但在许多情况下，较低的帧率通常能够满足临床需求。Hansen等人研究发现，将透视帧率从10p/s降低到7.5p/s是降低患者辐射剂量的有效方法。且透视帧率7.5p/s是安全的，与透视帧率10p/s相比，两者之间介入并发症及MACE事件发生率差异无统计学意义[34]。Gupta等人通过研究进一步证明PCI时使用3.8p/s和7.5p/s的极低透视帧率方案能降低辐射剂量[35]。Maccagni等人通过分析连续906名接受PCI的患者，571名患者接受15p/s电影帧率和标准透视设置的标准剂量方案治疗，335名患者接受7.5p/s电影帧率和低剂量透视设置的低剂量方案治疗，发现低剂量方案明显降低了患者的辐射剂量[36]。Kar等人将连续接受冠状动脉造影或PCI的452例患者分为低剂量组(n=136)和标准剂量组(n=316)，同样发现降低透视和电影帧率能降低辐射剂量[37]。与传统的透视相比，相对较新的图像降噪技术辐射剂量下降明显。Ateka Gunja等人和Nakamura等人分别得出应用图像降噪技术使辐射剂量下降了44.7%和66%[38,39]。Maccagni等人的一项研究发现在CTO PCI中应用图像降噪技术，累积剂量明显下降，剂量面积乘积有下降的趋势，但下降未达到统计学意义，而且所获得的图像质量并未降低[40]。在满足临床需要的情况下尽量减少透视时间和电影时间，尽量减少高剂量模式(如高对比模式等)的使用，增加铜滤过，使用虚拟准直、透视存储、动态冠状动脉路线图，优化图像后处理等均能降低辐射剂量[41-43]。综合应用上述各种技术对系统进行优化同样能降低辐射剂量[44]，对STEMI急诊PCI和CTO PCI的系统进行优化也得出了相同的结论[41,45]。

3.2 血管造影机

目前更加先进的血管造影机能在保证图像质量的同时降低患者和术者的辐射剂量，这在多个研究中得到了证明。McNeice等人通过回顾三位介入心脏病学家使用五种不同的血管造影机进行CTOPCI的辐射剂量，发现最新的血管造影机产生的辐射剂量最低[46]。另一项研究发现在CTOPCI中新一代的血管造影机(飞利浦AlluraClarity)与上一代血管造影机(飞利浦Allura Xper)相比，累积剂量减少30%，剂量面积乘积减少34%[47]。而在上一代血管造影机(飞利浦Allura Xper)基础上使用Clarity IQ技术降低23%累积剂量和43%剂量面积乘积[48]。

3.3 双轴旋转冠状动脉造影

双轴旋转冠状动脉造影(DARCA)与普通冠状动脉造影相比，C臂按设定的轨道高速旋转采集冠状动脉造影影像，在充分暴露病变的同时减少手术时间、减少辐射剂量及造影剂用量。Faroux将连续接受冠状动脉介入的患者分为双轴旋转冠状动脉造影组(n=80例)和常规冠状动脉造影组(n=80例)，排除了ST段抬高型心肌梗死或既往接受冠状动脉搭桥术的患者，发现与常规冠状动脉造影相比，双轴旋转冠状动脉造影显著减少了辐射剂量和造影剂使用量，从而减少了AKI的发生[49]。随后的另一项研究入组了82名ST段抬高型心肌梗死接受急诊PCI治疗的患者，平均分为两组后分别进行双轴旋转冠状动脉造影和常规冠状动脉造影，发现双轴旋转冠状动脉造影同样可减少STEMI急诊PCI中的辐射暴露和造影剂用量，且不会使梗死相关冠状动脉的再通时间延迟[50]。

3.4 机器人辅助经皮冠状动脉介入

机器人辅助经皮冠状动脉介入(R-PCI)系统可让操作员坐在无菌、防辐射的驾驶舱内，通过机械臂控制冠状动脉导丝、球囊和支架远程完成手术。R-PCI明显减少了术中的辐射剂量，并让无需穿戴铅衣、围脖等个人防护设备成为可能。日本的一项研究对比了30例R-PCI手术和77例传统PCI手术，发现R-PCI显著减少了术者的辐射剂量，且成功率、不良反应、对比剂使用量、透视时间差异无统计学意义[51]。另一项研究回顾了310例R-PCI和686例PCI，发现与传统PCI相比，R-PCI在不增加透视时间和对比剂使用量的情况下，显著减少了患者的辐射剂量，但略微延长了手术时间[52]。然而，R-PCI在一些复杂情况下应用的有效性，如左主干病变、严重钙化病变、CTO等，尚缺乏更多证据，有待进一步深入研究。