介入诊疗防护装置的系列化研制及效果评价

摘要

目的：介入放射学（interventional radiology，IVR）是以影像诊断为基础，借助医学影像诊断设备的影像图像，利用穿刺技术，把各种特殊的导管，顺着血管及其它各种管腔送入人体各个器官，在不进行开放性手术的情况下，诊断和治疗多种疑难疾病的诊疗办法。一方面介入诊疗具有微创性、可重复治疗、对患者的身体状况要求低和较好的疗效已被广大医生和患者接受。目前介入放射学能诊断治疗的疾病越来越多，几乎渗入到临床与影像学的各个专业。随着介入治疗器械和生物工程新材料的发展，介入诊疗技术将具有更广阔的发展前景。另一方面介入诊疗的防护却不尽人意，介入放射工作人员直接暴露在射线下、且暴露时间较长；患者也长时间暴露在射线下，特别是有时非诊治部位也长时间暴露在射线下。由于介入诊疗工作人员是临床医务人员，非传统放射科系，防护意识较淡薄，防护知识有待提高，而放射防护人员对诊疗技术理解领会较有限；造成辐射防护管理和培训相对滞后，辐射防护意识和装备满足不了介入放射学迅猛发展的需要。介入放射学工作者的职业性受照剂量及受照时间在医学领域是最高的，以牺牲医护人员的健康来诊治病人；考虑到代价-利益分析，最终X射线超标问题将制约介入诊疗工作。因此本课题针对目前介入放射学防护比较差，工作人员及病人受照剂量超过国家标准的十几倍甚至几十倍、病人也被超剂量照射的现状，以及介入诊疗临床使用面广，防护实施工作难度大等事实；为了获取新疆地区介入放射学辐射防护的现状第一手资料，为研制切实可行的系列化防护装置提供理论依据，本课题：⑴对新疆地区介入放射学的辐射场的辐射剂量进行了流行病学调查；其次，针对目前已有的一些防护装置，影响工作人员操作或影响影像质量，不能适用于复杂的介入放射学操作的实际情况，不便在临床上推广；同时放射防护领域还不能给放射装置提供系列化、经济、有效并适用于临床的防护装置，来满足介入放射学飞速发展的需要的现状。⑵通过介入防护装置的系列化研究、研制来达到这一需求。首先在乌鲁木齐地区试点，选取有代表性的辐射超标的三大类介入诊疗X线机进行防护改造，使工作人员的受照剂量大幅度降低，患者的非检查、非治疗部位尽量减少受照剂量。本着经济、实用，便于推广的宗旨，研制出三大类防护装置。⑶对三大类防护装置效果进行评价，以提供能够广泛推广的理论依据。
　　 方法：⑴流行病学调查：对新疆片区开展介入诊疗的射线装置，采用整群抽样与分层抽样的方法，采集工作人员的辐射剂量（现场检测工作人员操作位的辐射剂量、热释光测量方法测量累积剂量）和患者的辐射剂量（受检者入射体表剂量ESD、剂量-面积乘积DAP、累积剂量CD）。测试布点：在三位介入工作人员手术操作位布点，选择术者的眼晶体、甲状腺、性腺、膝部这四个部位，用①X、γ射线巡测仪现场测量；②热释光测量方法布点取回实验室测量；③数学模型公式推算-用现场辐射剂量采集数据及工作量来推算；三方面数据符合的办法，推算出工作人员的年吸收剂量。患者的测量：①有用线束的空气比释动能率的测量；②用热释光元件放置在患者皮肤表面，术后取回实验室测量。⑵屏蔽防护装置、上球管防护装置、下球管防护装置的研制：①通过“半价层”（半价层是把原来射线的照射量率减少一半的物质层的厚度，主要阻挡能量高的射线）、“半值层”（使在X射线束某一点的照射量率减少一半所需要的标准吸收片的厚度，主要吸收能量低的射线。对于X射线机的半值层，需要进行测量和计算，以保证机器的正常工作）的计算，初步估算出用毫米铝或铅的厚度。根据各种机型的电压大小，用相对保守的方法，用“半价层”计算出铅、用“半值层”计算出铝mm厚度；再根据铅、铝材料中铅、铝的实际含量计算出大概厚度范围。依据推算出的铅、铝mm厚度，进行反复实验、测试、优化，选择出能达到防护标准要求的最小防护厚度；从工艺上完成了跨越，解决了目前已有的防护装置的弊端：影响操作、或影响影像质量的难题；⑶针对不同的机型、不同的介入操作类型，研制三大类防护装置；在此基础上，依据机房情况、球管形状、球管运动状态，再做相应的细化调整：①利用“限、集、屏”的理念，以消化内科介入射线机为样机-屏风、吊帘方式防护；②以下球管介入诊疗X射线机为研究对象，研制下球管介入防护装置；③以上球管介入诊疗X射线机为研究对象，研制上、下球管都通用的介入防护装置；④加防护装置后，用流行病调查时现场采集辐射剂量相同的方法、相同的部位布点，用计量检定部门校准过的相同仪器进行测试，进行自身前后对照研究；⑤上述两种测量结果进行比较，用SPSS13.0统计包进行统计学分析。进行自身对照、组间比较。⑥采集改装前后的介入X线机的操作者的血象进行比较；通过上球管介入诊疗X射线机防护罩的成功研制，在解决工艺上的难题的同时，结合不同的机型进行相应的工艺研制，使介入诊疗防护装置成为系列化防护装置，以便推广应用。
　　 结果：⑴流行病调查工作人员与患者的辐射剂量：①患者的皮肤入射剂量ESD：2.17μGy/h～205 mGy/min；DAP：13.2cGy·cm2～164000Gy·cm2；CD为1.36mSv～4100mSv；给定的测试条件从0.3mA，43kV～363.9mA，66kV。对心血管介入放射学诊疗的患者的剂量进行检测，剂量-面积乘积、受检者入射体表剂量、累积剂量的中位数值分别为1233.4 mGy·cm2、637mGy、20.27mSv；②工作人员辐射剂量：3.37mSv/a～82.56mSv/a，第一术者站立位：范围值（1.0～17500）μSν·h-1，不合格率63.35%; 第二术者站立位：范围值（0.19～8830）μSν·h-1，不合格率51.65%；第三术者站立位：范围值（0.5～2200）μSν·h-1，不合格率30.4%。床上机第一术者站立位：（807.4±42.5）μSv/a，床下机术者站立位：（527.4±102.4）μSv/a。⑵防护装置的系列化研制：用“半价层”计算出铅的厚度为2mm～6mm，用“半值层”计算出铝的厚度为2mm～4mm。综合考虑，根据不同的电压、结合机型、结合手术方式，确定了三大类防护装置的研制：屏蔽的防护装置、下球管防护装置、上球管防护装置；设计好防治装置的方案、绘制出装置的图纸；对制作的样机在介入诊疗机上反复测试，达到防护目的的同时，调整防护装置的工艺，最关键达到不影响工作人员操作，达到美观、密合性好、轻巧。最后联系厂家制作。⑶三类防护装置效果评价：①屏蔽的防护装置：在无防护装置前，床边工作人员立位防护平面13个测试点的吸收剂量为（382±113）μSν·h-1；范围值为（160～567）μSν·h-1；按保守估计年工作量80个病人计算，每个病人20分钟，防护前预计平均吸收剂量可达127.3mSv/a；在加防护装置后，床边工作人员立位防护平面各部位的吸收剂量为（49.7±32.2）μSν·h-1；范围值为（40～156.7）μSν·h-1。加综合防护措施后，预计平均吸收剂量为12.05mSv/a。安装防护装置前后吸收剂量有统计学差异（P＜0.05）。防护前，从13个测试点13个点都大于43μSν·.h-1，检测不合格率的100%；加综合防护措施后，1个点大于43μSν·h-1，检测不合格率的7.7%。防护效率为92.3%。②下球管防护装置：安装防护装置之前，立、卧位防护平面23个测试点（卧位10+立位13点）的辐射剂量（3.32±3.93）mGy/h，范围在（0.56～12.78）mGy/h，特别在工作人员操作位，下身部位—性腺、膝部、腿部剂量严重超标，累计年吸收剂量约为102.88mSv；安装防护罩后，23个点的辐射剂量（0.67±1.56）mGy/h，范围为（0.0006～5.22）mGy/h，特别是工作人员站立位测试点腹部以下部位降低到探测下限，年吸收剂量降到约20.76mSv；安装防护装置前后吸收剂量，有统计学差异（P＜0.05）。放射从业人员吸收剂量下降到原来的1/5，单纯考虑放射工作人员操作的站立位，安装防护罩之前：照射剂量为（1.78±2.07）mGy/h，范围值在（0.21～6.27）mGy/h；安装防护罩后，（0.00021±0.00035）mGy/h，范围值在（0～0.008）mGy/h；有统计学差异（P＜0.05）。同时也降低了受检者的吸收剂量，防护了非受检部位和非治疗部位。③上球管防护装置：直接安装在球管上的防护罩：第一术者站立位：防护前：（5825±1755）μSν·h-1，范围值（3580～7580）μSν·h-1，防护后：（112±56）μSν·h-1，范围值（56～129）μSν·h-1；第二术者站立位：防护前：（250±34）μSν·h-1，范围值（216～282）μSν·h-1，防护后：（62±5）μSν·h-1，范围值（56～67）μSν·h-1；对面第一术者站立位：防护前：（3270±1243）μSν·h-1，范围值（123～8730）μSν·h-1，防护后：（202.5±37.5）μSν·h-1，范围值（112～278）μSν·h-1；床头眼晶体防护前：4.57mSv/h，防护后：0.418mSv/h；甲状腺防护前：11mSv/h，防护后：0.427mSv/h；腹部防护前：0.527m Sv/h，防护后：0.052mSv/h。安装防护装置前后吸收剂量有显著性差异。
　　 结论：⑴辐射剂量的流行病调查：对患者的ESD、DAP、CD的测量推算；与文献报道的相似。工作人员辐射剂量：大部分介入工作人员吸收剂量远远超过了20mSv的国家标准，60%以上测点值都超过了立位透视防护区测试平面上的空气比释动能率0.05mGy/h的标准；介入诊疗辐射场辐射剂量，大部分：第一术者站立位＞第二术者站立位＞第三术者站立位，床上球管术者站立位＞床下球管术者站立位。第一术者操作位63.3%超标（最高17.5mSv/h），第二术者操作位51.6%超标（最高8.84mSv/h），第三术者操作位30.4%超标（最高2.2mSv/h）。有用限束入射体表空气比释动能率高的介入机器，工作人员手术站立位的照射剂量也较高，但是它们没有成完全正相关关系，因为患者受到的是X线机的原发射线，而工作人员主要受到的散射线，其次才是原发射线；⑵防护装置的研制：通过“半值层”、“半价层”的计算，用反复预试验，根据不同的电压、结合机型、结合手术方式，决定了三大类防护装置的研制：屏蔽的防护装置、下球管防护装置、上球管防护罩；设计好防治装置的方案、绘制出装置的图纸，联系厂家制作。并通过反复的预试验，结合仪器的球管形状、工作状态，反复工艺上的摸索，解决了工艺上的难题。使防护装置解决了影响操作的难题。⑶防护装置的效果：①屏蔽防护装置：适用于普通X线机做下球管操作的介入诊疗X线机，或下球管基本不动（如消化内科、骨科、碎石机等）的X线机，采取综合防护措施后，能有效降低手术操作者和助手吸收剂量，安装防护装置后，吸收剂量降到国家标准20mSv/a以内。保证了介入放射工作人员的身体健康；②下球管防护装置：适用于下球管机型，安装防护装置之前，放射工作人员的个人剂量是严重超标的，安装防护装置后，达到了个人剂量限值（≤20mSv/a）的要求，而且在X线机立位透视防护区平面达到了《医用诊断X线防护标准》GBZ130-2002的限值内（≤43μSv/h）的指标。同时降低了患者的非治疗、非诊断的部位的剂量-面积乘积、受检者入射体表剂量、累积剂量；③下球管防护罩：上球管和下球管通用。直接安装在球管上，安装防护罩后，有效的降低了放射工作人员的吸收剂量和患者非检查治疗部位的吸收剂量，防护效果明显，工作人员吸收剂量降到了国家标准20mSv/a以内。这一防护罩最大的优点，在达到了个人防护效果的同时，解决了影响工作人员操作的瓶颈问题，有更大的实用性，便于临床上推广应用。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：中英文缩略词对照表

声明

前 言

第一部分新疆介入诊疗辐射场辐射剂量调查

第二部分介入诊疗防护装置的系列化研制

第三部分介入诊疗防护装置的效果评价

全文结论

展 望

致 谢

参 考 文 献

综述一 患者和工作人员辐射剂量及健患者和工作人员辐射剂量及健康现况

综述二 国内外介入放射学目前已提出的放射防护措施及防护装置

附件

个 人 简 历

攻读博士学位期间发表的学术论文