介入放射对人的影响.ppt

介入放射对人的影响,内蒙古自治区人民医院 白 原,一、X射线发现及医学应用:,自从德国物理学家伦琴1895年发现X线起，X线一直是医生能够穿透体表看到人体内部结构变化的另一只眼,为人类的疾病诊治服务。随着人们对健康的重视，也随着先进X线设备的日益增多普及，接受X线检查的人逐渐增多。人体各种组织、器官.密度不同；经X线照射，其吸收及透过X线量也不一样。,因此，在人体内，胸部和骨骼的自然密度对比最好，透视和普通照片应用最多。凡是密度最大的部份（例如骨骼）吸收X线最多，通过X线量很少，故在照片上显出白色影像；反之，密度较小的部份（例如空气或软组织）在照片上出现黑色影像，此外，还应注意厚度，如心脏的投影，形成明显的白色，从而了解人体解剖与生理功能及病理变化，以达到诊断目的。,某些常见辐射源（X或）的辐射水平,有效剂量限值（mSv/年）,全身受电离辐射急性照射后的临床效应,二、介入定义：,在一定放射影像设备下运用导丝、导管及特殊的药物、器械对疾病进行诊断治疗的方法。特点：局麻、微创、面广（心脏、消化、神经、泌尿、支气管、骨科、儿科），恢复快.,三、X射线损伤的危险性,X射线的危害：医用诊断X线照射属于体外照射，称之为外照射。它引起生物学效应的机理非常复杂，但根据生物效应发展过程通常分为原发作用和继发作用两个方面。,原发作用分为：,直接作用 间接作用,（1）直接作用,直接作用是指电离辐射直接作用于具有生物活性的大分子（如核酸、蛋白质、酶等），造成生物大分子损伤，引起电离、激发或化学键断裂，致使其正常功能和代谢作用发生障碍。,（2）间接作用,间接作用主要是指电离辐射使人体细胞中含有大量的水分子电离，形成化学性质非常活泼的自由基（H+、H2O2、OH-、eaq-、HO2等）继而作用于生物大分子，造成损伤。,继发作用,继发作用是在细胞损伤的基础上，引起各组织器官和系统的损伤，导致临床症状的出现，甚至机体死亡。X线的电离效应能改变原子和分子的运行轨迹,即使是短暂的，也会对活体细胞产生危害。危害的程度与每单位质量吸收的能量有关，即吸收剂量，用Gy表示。 。,(1).显性效应 (2).隐性效应,(1).显性效应,显性效应的产生和严重程度随吸收剂量而改变。反应剂量阙值定义：能导致1%5%个体产生效应的辐射量.一般有一个潜伏期，大约数周时间，才出现临床症状。这意味着操作的医生可能还不能及时觉察到损害导致的症状或体征。大多数介入放射的确定效应是皮肤的辐射效应，损伤的表现与辐射的累积、剂量率和剂量分数以及病人的年龄暴露的部位相关。,辐射所致的皮肤损伤,眼睛晶体的损伤对所有参与放射介入的人员来说十分重要，晶体是人体对放射最敏感的组织之一，晶体模糊（白内障）可以在大剂量辐射暴露后数月发生，也可以在小剂量暴露后数年后发生，导致的视力损伤程度各不相同，单次在X线下暴露达到210Sv时，可导致的晶体模糊可引起视力损伤；长期低剂量暴露在年0.15Sv，累计8Sv时可以导致相应的损伤，实际上眼科可以检查出更低剂量损伤导致的白内障。,特殊的情况是宫内辐射，病人或者医护人员在其接受辐射是并不知道自己已经处于怀孕状态。辐射对发育中的胚胎和胎儿的确定效应是致死，致畸，发育迟缓和异常脑发育导致严重的智力障碍。受孕第一周的致死剂量阙值在0.1Gy，在妊娠的后期为1Gy，严重的智能迟缓在怀孕815周，可以没有阈值。,(2).隐性效应,隐性效应与剂量相关，没有确定的阙值，主要是致癌和遗传效应。,任何器官遭受辐射都有可能致癌，辐射暴露与癌症表现的间隔与组织类型和剂量大小相关，白血病的潜伏期为2年，其他实体肿瘤可能达到40年或更长，致死的危险性与累及的器官相关。如乳腺组织最敏感，危险系数比甲状腺高2.5倍，皮肤辐射的危险性较低。,因此皮肤肿瘤的致死率相对较低（1%），全身辐射导致发生致死性肿瘤的危险比总体人群高，是5%，总体的致癌率包括非致死性肿瘤的危险性为6.1%。在年轻（肿瘤病人）人中，危险因素相当高，在1865岁的工作人群中，包括介入人员和其他参与人员，发生致死癌症的危险性为4%Sv-1，总体为4.9%Sv-1,，这些危险系数都是在低剂量和低剂量率条件下统计的（单次剂量小于200mGy,或每小时100mGy的剂量率）。对高剂量来说，危险系数加倍，其危险系数适用于所有参与介入的健康人群。,介入放射中的主要暴露在辐射中的是皮肤和术野内的器官，对介入人员和其他健康人来说，主要是散射线，皮肤和甲状腺是主要的隐性效应器官，医护人员不要把手放在直射野内，因为其辐射强度是散射线的几个数量级倍数。,辐射的遗传效应来源于男性和女性生殖细胞的突变，这些突变对受辐射的个人本身没有直接影响，但是可以在后代的遗传基因中表现出来。虽然在人类的辐射效应跟踪研究中没有观察到明确的遗传效应，但是动物试验的结果表明在生殖年龄其危险系数为2.4%Sv-1.在工作人员中（1865岁），只有一部分（25%）的生殖能力受影响，该组人群其危险系数为0.6% Sv-1。所有人群相应的危险系数为1% Sv-1。,病人的辐射暴露,介入治疗时病人的暴露比一般X线检查要高得多，剂量水平超过显性效应的阙值，对特定的病人如儿童，隐性效应不可忽视。,与设备相关的因素,射线质量（滤线器等）； 设备类型（数字化型/普通型）； 自动曝光控制。,操作相关因素,病人的临床需要； 满足操作要求下的透视时间和次数，这也与操作者和合作者的熟练程度相关； 图像质量要求。 实际操作中，病人的暴露与许多因素有关，如透视的时间，照相的次数，局部表面剂量，剂量-面积乘积和有效剂量等参数。,透视时间易于记录，但是只是病人暴露剂量的概略值，但是记录透视时间可以比较不同操作人员的能力。除透视时间以外，其他因素也可以影响病人的剂量，测量局部皮肤的剂量有利于控制病人的显性效应，但不是隐性效应的敏感指标。累计表面剂量可以用热发光仪测量（TLD），或者把胶片放置在照射最明显的区域进行测量。其他方法包括用暴露条件和设备参数推算的最大表面剂量。吸收剂量也可以采用剂量-面积乘积表示。,累计面积-剂量乘积相对容易测量，例如，用一个大面积的调整好的电离室放在球管内，病人的剂量-面积乘积是一个较好的指标可以评价包括隐形效应在内的病人暴露效应，通过特定的方法和参照解剖部位，可以推算有效剂量。,作为质量保证的一部分，病人的剂量测量时改进防护的主要内容。检测透视时间、剂量-面积乘积和估计局部表面剂量，有对病人暴露进行行之有效的测量控制，这些在减少病人不必要的暴露是一个十分重要的参考剂量值。,职业性（医生）的辐射暴露,介入操作中工作人员的辐射暴露比放射检查的暴露更值得重视，因为工作人员更接近病人，靠近原始照射野的时间更长，而且病人的病情需要有工作人员在旁，在病人身边的工作人员直接受到散射线的辐射，暴露的剂量率更高，典型的病人周围剂量分布图如图1.,图1 病人床边的散射辐射剂量分布曲线图,因此，靠近病人的需要和设备的设计在这方面很重要，实际操作中试用铅屏风不可行，有时使用大球管/小影像增强器的方式增加了工作人员的辐射。介入方式的环境要求更加合理的检测职业性辐射暴露的方法。这些方法包括对没有保护的器官的剂量测量和在铅围裙防护下的器官。检测的对象有：工作量、设备、操作步骤，剂量-面积乘积，他们都是有效的遇见参数。工作人员的辐射确实与剂量-面积乘积有很好的相关性。任何检测措施与工作人员在操作过程中检测仪的正确佩戴有关。,四、降低X射线损害的尝试,降低剂量 介入放射给病人和医生造成很高的辐射剂量，因此在保证临床需要、达到临床治疗效果的前提下，尽量降低辐射的显性和隐性效应，FDA对此长时间的透视操作有成文的规定和建议。,首先应该考虑非电离的影像措施替代X线，例如在超声或者磁共振下进行引流，其他如ERCP，可以用辅助以超声的设备或者用其他定位的设备将辐射降低到最低。,介入人员应该具备广泛的关于病人与工作人员辐射的知识。工作人员接受的散射线与病人的剂量-面积乘积有关，降低病人的剂量相应地降低了病房内每一个人的辐射剂量。但是有些方法虽然缩短了操作时间、降低了病人的剂量，但是增加了工作人员的剂量，例如：把手直接放在照射野移动项吊式的铅玻璃屏风以靠近病人。为了尽量降低辐射剂量，工作人员应该在放射防护上进行严格的培训。,2.降低病人计量的方法：降低剂量与临床介入治疗的目的相关，降低剂量的措施可能影响图像的质量，这在部分操作可以接受但是在另外一些却不行。如果透视的图像质量不够，势必延长透视时间，导致病人和工作人员的辐射量升高。这样，介入治疗的效应就会相应地受到影响。虽然高剂量率的透视图像质量提高，但是病人的剂量升高，只有在对图像要求高的时候限时使用。 降低病人剂量的措施一般通过科室的综合质量保证程序实施，其中包括操作过程和使用的设备。,与操作过程相关的 降低病人剂量的方法,此前提条件是参与介入的人员技术熟练、能干、接受过放射防护培训。,诊断与治疗操作尽量缩短时间，避免重复性操作。 介入操作步骤应该选择最佳方式，在保证临床需要的情况下适用最小的剂量，包括减少透视的时间和照相次数、尽可能使用降低剂量的设备功能，介入人员应该知晓高剂量的透视和照相都是导致高辐射剂量； 可能的话，尽量避免对敏感器官的直接照射，调节好集线器，或者选择其他的投照方式。这在介入时十分重要，因为此时的吸收剂量远远高于普通放射；,可能的话，线束应该可调，保证皮肤表面剂量低于显性效应的阙值； 强烈建议设立各种常规方式操作的参照剂量值。监测病人的剂量，尽量不要超过参照值，如果超过，应该调查原因并采取相应措施，在介入人员和物理师之间建立反馈通道，保证剂量在参照值以内。,与设备相关的降低病人剂量的方法,设备必须符合国际的或者国家的标准。满足各种特殊操作的要求，其性能必须与操作性质相符合； 设备应该常规调节到满足低剂量的有效范围内，并尽可能提高图像质量； 剂量测量和提示应该是设备的标准功能配置。,3.降低剂量的特殊方法,穿透滤线器 穿透病人的X线谱应该与探测器的反应能量匹配。X线过滤器应该调节到去除那些不能到达探测器的低能光子。在介入中，球管滤线器可以明显降低剂量。铜是很好的滤线器材料。用其他材料替代铝做滤线器可以优化滤线器材料。 使用1mm铝和0.1mm铜做滤线器（非2.5mm铝）会导致10%的对比差别，但是降低皮肤表面剂量达40%。使用2.5mm铝和0.5mm铜做滤线器，使用低容量的球管可以获得相同的平均能量，降低皮肤表面剂量达到50%，且无对比损失，但是功率需提高25倍。 在介入中改变X线能谱会需要再降低剂量和改进对比度方面做出让步，或者牺牲在降低剂量和增加球管负荷/功率方面的要求。但是可以显著降低剂量而不影响图像质量或球管负荷。这些新颖的滤线技术可以显著降低皮肤剂量，对穿透能量没有明显的影响。,去除虑线栅,去除防散射的滤线栅可以降低病人的剂量，因为滤线栅总是影响基本的照射。但是去除滤线栅都是正确的做法。对于每天去除或者替换滤线栅的次数有一定的闲置。建议各制造厂商的滤线栅能方便移除。这样在可能的情况下可以去除滤线栅或者当输入病人信息后直接显示不需要滤线栅的操作： 儿童心脏操作； 除成人脊髓血管造影之外的神经介入操作； 儿童的普通血管操作。,脉冲透视,采用脉冲透视可以降低剂量，因为部分时间内X线被关闭。在其他参数不变的情况下，剂量减低的程度与X线球管的开启与关闭时间比例相关。 改变帧频的效果很复杂，取决于眼睛的时间分辨能力。有两种情况：一是帧频快于眼睛的整合时间，这是在相同的噪音水平，通过改变帧频节省的剂量很少；如果显示器能平衡图像质量（增加噪音水平或者降低分辨率），还能降低一些剂量。在低帧频时，间隔填充技术可以降低剂量，但是降低帧频同时降低了时间分辨率。 任何情况下，保留透视的最终图像是介入设备必备的功能。可以对照上一次透视的图像为操作提供信息，可以显著节省剂量。,自动剂量控制/自动剂量率控制,所有的介入设备都应该提供自动剂量控制(Automatic Dose Control, ADC)和自动剂量率控制(Automatic Dose Rate Control, ADRC)。但是，得到的ADC/ADRC系统的各种特征需要进行摸索，优化。图像质量控制系统按照射线衰减的增加而相应地增加球管的电流输出。剂量控制系统按照衰减的增加而增加球管的功率。在这两种方法之间还有其他各种方法。对指定的介入图像来说，通常没有固定的方法，需要自己去摸索最佳的方式。 鼓励各制造厂商提供一定程度的选择球管功率/球管电流参数的自由度。但是提供的选择太多会降低效率，许多用户并不能掌握。参照他人并模式研究是获得较好设置的最好方法。,图像处理,在透视中使用相机延续或计算机技术都可以到达时间平均和粗略过滤的效果，此技术平均帧频并通过平均噪音来降低病人的剂量，提高了信噪比。粗略过滤采用混合因子3（3/1为新图像，2/3为先前存留的图像）可以显著提高信噪比，这反过来会图稿图像质量、降低病人的剂量而保持信噪比不变。 采用时间平均的方法优化图像需要紧密结合临床的需要。操作设备的个人需要经过严格的培训。通常，图像处理要增强某方面的闲适而忽视其他某些方面，例如增强边缘而降低图像的噪音要求。虽然在所有的图像中都有图像处理，但是几乎没有一个图像处理步骤能全面满足临床的要求。因此操作者应该参与操作处理的优化过程。,路图,路图(roadmapping) 指使用的参照图像上叠有当前图像，这一般不在心脏上使用，对心脏成像来说，参照图像或与ECG匹配的图像用于路图，但是精确的图像叠加是不可能的一路图只是用来帮助定位导管。并提供周围组织的解剖情况。它既减少透视时间而又不损伤图像质量。静态路图可以从一系列得整合图像中获得以提高图像质量，参照图像的质量是十分重要的。,显示条件,优化现实条件是十分必要的，因为： -介入人员需要看见并操作细微的导管； -麻醉人员需要再自然光的条件下观察并监护病人的状态； -观察显示器需要降低周围的光线，以免影响显示屏的图像质量。 建议在操作区使用定向照明系统，使用高质量地反光的显示器，调节显示器的亮度和对比度达到最佳显示状态，使用X线时最好降低周围光线的强度，调节好视距，注重显示器的参数。,质量保证,设备的球管与放生气、透视和数字成像的性能以及其他相关设备都需要经过检测。除维修与维护测试外，工程师应该按年进行设备性能检测，强烈建议按年进行独立的图像质量测量。将来，厂商会开发自动质量控制程序。,图像模拟,图像模拟是提高介入放射操作的一种方法。技术因素变化的影响预先会在参照图像上显示。介入人员可是事先模拟球管的功率和光电流的影响。当连接到一个估计剂量-面积剩积的设备时，模拟器会显著降低病人的剂量。这要求在最后的保留图像采用时使用能量选择图像。,低剂量透视,低剂量透视技术，又称感兴趣区域透视，给介入人员提供的图像中央噪音低，围绕低噪音的图像周围是地计量图像。透视使用半透明自动调节隔板，使用各种剂量率控制技术和计算机处理在相同的亮度下显示两个部分的图像。校正算法需要了解球管的功率和滤线器的位置。这样虽然病人照射中心的剂量没有降低，但是总体上可以显示降低病人和医生的辐射剂量，并可以实时显示,造影剂与导管,新型造影剂在不断开发。使用轧造影剂在理论上有很多优势，这在磁共振中应用很多。显示细节的最小信噪比与物体的对比和用于显显示图像的造影剂用量有关，可用以下公式表示： 信噪比=对不读x造影剂用量1/2 任何提高物体对比度的方法都可以降低造影剂的应用，这在血光成像时十分有用。优化注射方式和启动曝光时机对降低剂量有好处。 导管的透光度也已影响剂量，导管的X线衰降能力越大越好，鼓励厂商制造这样的导管。,4.降低职业（医生）辐射的技术,从工作人员安全角度考虑的综合措施中，降低剂量有3个方面：暴露时间、暴露距离和防护的使用情况。 操作中减少透视的时间和减少照相的次数可以显著降低工作人员的辐射剂量。 介入人员应该尽量远离检查床，例如距离30cm可以减少2倍以上的散射线，而不