目前介入手术在我国已经规范开展, 其工作人员在术中会受到较长时间的X射线照射, 受照剂量较大, 非防护部位如眼晶体、手部等剂量甚至可能超过年剂量限值, 有文献报告其眼晶体发生特异性浑浊的比例显著高于其他放射工作人员^[1]。传统的介入手术主要见于心内科或内科的PTCA、RFA和先心病的治疗, 其工作人员的防护已经引起较为广泛的重视和研究^[2-4]。近年来, 骨科也开始了X射线影像学引导下的微创手术。现在经皮椎体强化术是临床上治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折的主要方法之一, 它是在X射线医学影像设备指引下经皮通过椎弓根或椎弓根外向已破坏或有破坏危险的椎体内注入骨水泥以增加椎体强度, 主要包括经皮椎体成形术(percutaneous vertebroplasty, PVP)和经皮椎体后凸成形术(percutaneous kyphoplasty, PKP)^[5]。这种骨科手术1984年源于法国, 十年后进入美国, 由于其止痛效果明显、创伤小和住院时间短等优点在临床上被广泛应用^[6-7]。目前我国开展该手术的医院众多, 涉及的医护人员数量较大, 相关工作人员的受照剂量监测和防护措施的研究却并不多见。本文将系统介绍国内外开展经皮椎体强化术医生的受照剂量、影响受照剂量的因素及辐射防护等方面的最新研究进展。

1 开展经皮椎体强化术医生的受照剂量

目前研究多首先对术者的受照剂量进行监测, 然后与相应剂量限值进行比较, 并估计辐射暴露对术者可能带来的健康风险的大小。

研究首先对无防护设备或防护设备外的术者身体各部位受照剂量进行了监测。韩国的Choi等^[8]对1名开展PKP手术的医生进行为期一年的受照剂量监测, 作者将该医生年内开展的84例手术随机分为4组, 分别监测C臂机球管不同摆放位置下术者身体各部位的受照剂量, 结果发现当C臂机球管置于手术床下或对侧时术者整体辐射暴露剂量最低, 在完成一个椎体强化后术者头部、颈部、胸部、腹部和膝盖处受照剂量分别为0.0992、0.0938、0.3225、0.1321和0.2731 mSv; 希腊的Fitousi等^[9]对11例PVP手术中第一术者和第二术者、护士、放射技师、麻醉医师等手术室其他人员受照剂量进行监测, 术中C臂机球管分别位于术者对侧或床下, 其中第一术者眼睛、前胸、和手等部位各放置1个人剂量计, 其他人员只在前胸部放置1个人剂量计。监测结果显示11例PVP手术中第一术者眼睛和手部平均受照剂量分别为0.328和1.661mGy; 瑞士的Harstall等^[10]对开展PVP手术的2名脊柱外科医生进行为期3个月的受照剂量监测, 术中操作时C臂机球管分别置于医生对侧或床下, 术者分别于前额、颈部、左上臂、左右手无名指和后背(对照部位)处各佩戴1个剂量计。测量结果显示在完成单个椎体强化后术者甲状腺、眼晶状体、左右手、左臂和后背处平均受照剂量分别为0.052、0.02、0.107、0.049、0.084和0.002 mSv; Mroz等^[11]对27例开展PKP手术的骨科医生受照剂量进行监测, 术中使用两台C臂机, 球管分别位于病人右侧或手术台下。监测结果显示, 术者完成单个椎体强化后前胸、眼睛和手部平均剂量分别是0.248、0.271和1.744 mSv; 比利时的Struelens等^[12]对来自4家不同医院的开展PVP和PKP手术的介入放射科医师或神经外科医师进行为期15个月的辐射暴露监测。结果发现完成单个椎体强化后, 术者左眼和手部受照剂量最高者分别为0.836、7.3mSv, 平均值分别为0.034、0.225 mSv。

研究随后将所测得术者的受照剂量与相应剂量限值进行比较, 并估计辐射暴露对术者可能带来的健康影响。Choi和Mroz等^{[8, 11]}分别根据美国国家辐射防护和测量委员会(NCRP)对职业性放射工作人员年容许当量剂量限值的规定, 计算了开展PKP手术的医生头部、膝盖和手部将在行504、184和300例手术后将达到容许限值。Mroz^[11]还指出其研究中开展PKP手术医生的眼睛将达到年接触限值的50%, 但作者认为辐射暴露对眼晶状体的作用是连续的, 这意味着在术者职业生涯中非常容易超过接触限值, 白内障发生的危险逐渐增大, 因此术中对眼睛的防护显得格外重要; Fitousi等^[9]根据国际辐射防护委员会(ICRP)在1991年规定的职业接触限值进行计算后得到PVP术中第一术者眼睛和手在分别在完成229和150例PVP手术后将达到限值, 手术室其他人员辐射暴露水平与本底辐射水平相似, 作者认为可忽略不计。Struelens等^[12]计算术者手部年暴露剂量几乎接近年剂量限值500 mSv, 而眼部年暴露剂量已超过ICRP在2012年发布的年剂量限值20 mSv。此外, Harstall等^[8]还计算了PVP手术医生与受照相关的甲状腺癌年发病率和年死亡率分别为0.025%和0.0025%, 作者指出该甲状腺癌年发生率和死亡率对单个术者而言是非常小的, 然而其终生甲状腺癌发生风险和20~25年工作期间的甲状腺癌死亡风险却非常大。

以上研究表明, 虽然开展椎体强化术的医生受照剂量在不同的研究中可能存在一定差异, 但在缺乏有效防护的情况下其受照剂量相对较高, 甚至与心脏介入手术相当^[13-14], 特别是手部和眼晶状体受照剂量较容易超过职业接触限值。因此进一步研究术者受照剂量的影响因素并提出针对性的防护措施对降低术者辐射暴露具有重要意义。

2 影响术者受照剂量的因素

研究发现术者受照剂量会受到多种因素的影响, 主要包括距离X射线源的距离、C臂机球管与术者的相对位置、术中防护设施及辅助设备的使用情况和患者因素等。

首先是术者与X射线装置的距离。Mehlman等^[15]发现骨外科手术中医生距离X射线源70cm之内受照剂量会非常大, 而在91.4 cm之外受照剂量会将至非常低的水平。王建儒^[16]等也发现PKP手术中随着医生距手术台的距离增加, 术者受照剂量会明显降低, 但是在距离手术台1.5 m和4 m处术者受照剂量未发现有显著性差异。

其次是C臂机球管和术者的相对位置。Choi等^[8]根据C臂机球管相对于术者的位置将84例PKP手术分为4组:A组球管位于术者一侧或患者上侧, B组球管位于术者同侧或患者下侧, C组球管位于术者对侧或患者上侧, D组球管位于术者对侧或患者下侧。监测结果提示4组中均是胸部所受剂量最大, 其中D组术者受照剂量最低, 头部、颈部、胸部、腹部和膝盖剂量率分别是:0.2986, 0.2828, 0.9711, 0.3977, 0.8168 mSv/min, 作者指出PKP术中球管应置于术者对侧或床下, 否则受照剂量会增加2.7~10倍; WRANGEL等^[17]利用模拟人测量术者在PVP手术中所受散射辐射剂量, 研究发现当术者将球管位于自己一侧时胸部和腰部所受剂量分别为0.08和0.40 mSv/min, 但当术者将球管位于自己对侧, 亦即将图像增强器放于自身一侧后, 胸部和腰部所受剂量分别降为0.02和0.08 mSv/min。因此作者指出, 在横向扫描时将球管置于术者对侧可降低术者胸部和腰部所受散射辐射剂量4~5倍。

三是术中防护设施及其他辅助设备的使用。研究发现正确使用甲状腺围领、铅围裙、防护眼睛和防护手套会明显降低术者受照剂量, 在骨水泥注入阶段同时使用骨水泥注入设备或计算机导航系统可能会使术者受照剂量进一步降低。如Mroz等^[11]测量发现PKP术中医生完成单个椎体强化术时术者铅围裙外左胸部、眼睛和手部所受平均剂量分别是0.248、0.271和1.744 mSv, 而铅围裙和甲状腺围领内受照剂量则低于剂量计检测下限(< 0.010 mSv); WRANGEL和Struelens等^[1]12, 17发现术者穿戴铅手套后可使手部受照剂量降低约30%~40%。

Struelens等^[12]发现, 在骨水泥注入阶段中使用骨水泥注入设备, 左手和左手腕受照剂量比直接注射法分别减少10倍和9倍, 若同时使用骨水泥注入设备和计算机导航系统可分别使术者左手、左手腕和眼部受照剂量进一步降低6.5、3.6和2.4倍。而Kallmes等^[18]却得出了不同的结论, 作者比较了PVP手术中使用1 mL注射器直接注入骨水泥和使用骨水泥注入设备两种方法, 术者辐射暴露量差别未发现统计学意义, 但作者指出使用骨水泥注入设备会明显延长受照时间, 该方法单位时间接受的辐射剂量要远低于直接注入法。

最后, 术者手术经验、辐射防护意识和采用的C臂机射片模式等术者操作性因素也会较明显的影响术者的受照剂量。

3 降低术者受照剂量的措施

上述研究发现开展椎体强化术的医生受照剂量相对较高而且容易受到多种因素的影响, 术者长期在高辐射暴露环境中工作会对其健康带来不良影响, 因此研究降低术者受照剂量的措施具有重要意义。由于术者与X射线源的距离、C臂机球管的摆放位置和术中防护设施及辅助设备的使用情况等是影响椎体强化术医生辐射暴露的主要因素, 相关学者据此提出了各种针对性的措施来降低术者的受照剂量。

首先是适当增加术者与X射线装置的距离。距离防护是外照射防护的主要方式之一, 王建儒等^[16]指出在PKP手术中增加与X射线源的距离可使术者所受辐射量明显降低, 并发现距X射线源约1.5 m就可以显著降低术者受照剂量且不增加手术时间, 是PKP手术中合适的辐射防护距离; 其次是椎体强化术中C臂机的球管的摆放位置, 将其置于术者对侧或床下可使术者受照剂量降低大约3~10倍, 手术中其他人员如麻醉医生、手术助手和护士等也应与术者站在同一侧。此外, 术中应选择脉冲式摄片方式, 该方式足以提供手术需要的清晰图像, 而且与连续摄片模式相比能显著降低术者暴露剂量; 三是加强个人防护措施和术中辅助设备的合理使用, 包括铅围裙、甲状腺围领、戴铅手套、铅眼镜和铅屏风等。骨水泥注入阶段使用骨水泥注入装置比直接注入法能显著降低术者全身特别是手部辐射暴露量, 联合使用计算机导航系统(如胸椎3D导航和腰椎2D导航)等辅助设备会进一步降低术者受照剂量。

最后, C臂机参数的最优设置、提高术者操作熟练度和辐射防护意识、定期监测受照剂量和健康体检等措施也会使术者受照剂量进一步降低。

综上所述, 随着经皮椎体强化术在国内外的广泛应用, 手术医生的受照问题和由此引发的健康危害越来越受到各领域学者的关注。大量研究发现术者受照剂量与心脏介入手术相当, 高于其他介入手术和骨外科手术, 高辐射量对术者甲状腺、眼晶状体、血液系统、性腺和皮肤等多个器官和系统均会产生有害影响^[8], 因此应当加强影响术者受照剂量因素的研究, 切实降低手术医护人员的受照剂量, 使经皮椎体强化术更加安全地应用于临床实践。