DSA辐射环境影响研究

2022-05-17罗文仲李元东

科技创新与应用 2022年13期

蒋洵，罗文仲，李元东

（四川省辐射环境管理监测中心站，四川成都 611139）

DSA即数字减影血管造影装置，运行时将注入造影剂前后拍摄的X射线图像输入计算机，经减影、增强和再成像获取血管影像。DSA具有分辨率好、检查效率高以及造影剂用量少等优点，广泛应用于血管疾患的诊断。目前我国每年接受介入手术治疗的患者近百万。临床上的介入放射学方法有400多种，以神经放射学、血管放射学以及心血管造影为主，可治疗肝癌、冠心病、食管和气管狭窄以及下肢动脉硬化等，近些年又在脑外科、妇科以及儿科等领域发挥了一定的作用[1]。

但是，在应用DSA的介入手术中，医务人员和患者难以避免X射线照射，产生的外照射剂量将导致较高的辐射安全风险，威胁着人体健康，尤其暴露的皮肤和甲状腺等容易引起辐照损伤[2]。因此，本文以眉山市某医院DSA为例，系统地研究了DSA辐射环境影响，旨在为同类DSA辐射环境监测提供参考，具有一定的现实意义。

1 DSA工作场所及设备

1.1 DSA治疗室

本文研究的DSA属于Ⅱ类射线装置，运行工况为管电压90 kV、管电流200 mA，型号为美国通用公司Optima IGS330，DSA治疗室平面简图如图1所示。建筑面积63.96 m2，净空尺寸8.2 m（长）×7.8 m（宽）×2.6 m（高），墙体均为37 cm厚实心砖，屋顶为20 cm厚钢筋混凝土，观察窗为3 mm铅当量铅玻璃，设置一道1.8 m（宽）×2.3 m（高）的推拉铅门（病员门）及二道0.9 m（宽）×2.1 m（高）的平开铅门（医生门及污物通道门），铅门铅当量均为3 mm。屋顶为不上人屋顶，治疗室下方无地下室。在治疗室东侧布置设备间、库房，建筑面积分别为19.8 m2、13.5 m2；在治疗室北侧布置操作间、更衣间、洗手间，建筑面积分别为21 m2、3.3 m2、5.2 m2。

图1 DSA治疗室平面简图

1.2 设备安全性

本文DSA采用5项安全措施。第一，栅控电压措施。为了削弱DSA曝光产生的余辉和启辉、减小DSA曝光信号宽度和抑制软X射线影响，DSA在曝光信号间隔自动对阳极施加负的栅控电压，可大幅提升系统安全性。第二，过滤光谱措施。为满足多种应用场景需要，DSA配备了多种尺寸和规格的准直器隔离板与铝质过滤板，置于X射线出口和影像增强窗口，可抑制软X射线和次级康普顿散射，进一步优化了X射线能谱成分。第三，脉冲透视措施。透视图像经过数字化处理后，可大幅提升图像分辨率，从而有效降低因透视而产生的X射线剂量。第四，图像冻结措施。图像冻结即暂存每次透视的最后图像，并将最后图像显示于监视器，可以有效缩短透视时间，从而降低患者的照射剂量。第五，剂量指示与防护措施。配置剂量面积乘积仪等指示设备可以实现在线监测输出剂量，便于医务人员进行实时操作；配置铅帘和铅屏风等防护设备可以有效降低医务人员和患者的辐射安全风险。

2 X射线环境影响分析

2.1 职业人员影响分析

因为本文DSA在运行期间不使用定影液和显影液，整个流程不会产生废水、放射性废气以及固体废物，所以只需分析DSA产生X射线的影响。在DSA曝光时，有造影拍片和脉冲透视2种模式，脉冲透视模式可更清楚地了解病人情况，因此是本文的研究重点。

DSA配备2名医生、2名护士和2名技师。在进行介入手术期间，治疗室内的1名医生和1名护士均佩戴防护厚度为0.5 mm铅当量的防护用品。脉冲透视时医生距主射束的最近距离约0.3 m，护士的距离约1.0 m。医院每年使用DSA约800次，单次手术脉冲透视出束时间约为10 min，年出束时间约133.33 h。

2.2 理论预测环境影响分析

2.2.1 机房内医生及护士的辐射年剂量分析

DSA对医务人员的影响采用模式计算进行理论预测[3]。辐射剂量计算公式如下。

其中，X为与DSA相距r米处的X射线照射量（R），D为与DSA相距r米处的X射线空气吸收剂量（mGy），E为参考点的有效剂量（mSv），I为管电流（mA），vro为由单位管电流（l mA）在距离DSAro米（ro=l）处产生的X射线的照射量率（RmA-1·min-l），f为X射线防护材料的减弱因子，取值为1.0×10-2，t为进行介入性血管造影时DSA总曝光时间（3 500 min），WR为辐射权重因数（X射线为1），WT为组织权重因数（全身为1）。

已知DSA过滤板采用2 mm铝材料，因此vro=0.8 RmA-1·min-1；防护用品的有效铅当量厚度为0.5 mm；因为医生和护士不在X射线的主射方向，所以医生和护士的X射线照射量按主射束方向的1‰计算。将已知参数带入式（1）、式（2）和式（3），可求得每名医生的X射线有效剂量不超过5.02 mSv/a，每名护士的X射线有效剂量不超过1.26 mSv/a。由于本项目介入治疗室共配置2名医生、2名护士，医生及护士按2个治疗小组轮换分摊后，介入治疗室每名医生的年有效剂量为2.51 mSv，护士为0.63 mSv，医生和护士的X射线有效剂量均低于5.0 mSv/a的约束值[4]。

2.2.2 医生皮肤剂量分析

在介入治疗期间，医生通常站立于介入治疗病床侧面，面对病患，受到散射射束照射的几何条件为前后入射（垂直于人体长轴，从人体正面入射）。DSA对介入手术医生产生的皮肤剂量采用GBZ/T 244—2017《电离辐射所致皮肤剂量估算方法》进行理论预测，辐射剂量计算公式如下。

其中，Ds为皮肤吸收剂量（mGy），Hp（d）为个人剂量当量（mSv，取值2.51 mSv/a），fPr为个人剂量当量到皮肤吸收剂量的转换系数（mGy/mSv），CkP为从空气比释动能到个人剂量当量的转换系数（mSv/mGy，DSA在工况下X射线垂直入射取值1.728），Cks为空气比释动能到皮肤吸收剂量的转换系数（mGy/mGy，男性取值1.106，女性取值1.138）。

根据医院使用DSA情况，将实际参数代入式（4）和式（5），求得男性医生皮肤吸收剂量为1.60 mGy，女性医生皮肤吸收剂量为1.65 mGy，对于工况下DSA产生的X射线，1 Gy=1.61 Sv，求得医生皮肤受到的年有效剂量最大值为2.65 mSv/a，低于相应的剂量限值[5]。

2.3 保护目标环境影响分析

因为DSA产生的X射线的强度随距离增加而衰减，所以同方向上的人员距离DSA越远，所受的X射线剂量越小，见表1。可见，医务人员所受X射线的年剂量不超过2.510 0 mSv/a，其他公众所受X射线的年剂量不超过0.042 0 mSv/a，均低于相应的剂量限值[5]。综上，DSA所致职业人员年效剂量不超过0.26 mSv/a，公众年有效剂量不超过2.48×10-3mSv/a；根据理论预测分析结果，DSA产生的X射线所致职业人员所受照射的年剂量不超过2.510 0 mSv/a，公众所受照射的年剂量不超过0.042 0 mSv/a。

表1 保护目标所受年剂量值

3 X射线环境影响实验

为验证理论预测效果，本文根据实际情况开展了X射线环境影响实验，实验中监测点如图1所示，实验所使用的设备情况见表2，实验结果见表3。

表2 实验所使用的设备情况

根据表3，DSA在曝光时，职业活动场所（操作间和医生门等）监测点位的X-γ辐射剂量率监测值为112~127 nSv/h，其他公众活动场所和周围环境中监测点位的X-γ辐射剂量率为114~121 nSv/h。当职业人员居留因子取1，其他人员（公众）居留因子取1/4计算，DSA所致职业人员年有效剂量最大值为0.017 mSv，所致其他人员（公众）年有效剂量最大值为0.008 mSv，均低于职业人员5 mSv和公众0.1 mSv的剂量约束值[5]。