2017, Vol. 37
2. 030006 太原, 中国辐射防护研究院保健物理研究所
2. Department of Health Physics, China Institute for Radiation Protection 030006 Taiyuan, China
基于流行病学研究，国际放射防护委员会(ICRP)在118号出版物中建议以0.5 Gy作为新的眼晶状体剂量阈值，并据此将职业照射的眼晶状体剂量限值从150 mSv降至20 mSv[1]。剂量限值的降低，引起了人们对眼晶状体剂量监测、评价和防护技术的重视。在国际原子能机构(IAEA)建议的需要重视眼晶状体防护的3类人员中，电离辐射医疗应用中的医务人员，尤其是介入放射工作人员被认为是受新限值影响最大的群体[2]。在新限值下，势必会有介入人员的眼晶状体剂量超过限值；但在临床实践中，目前还存在眼晶状体防护用品配备率和使用率低、防护效果缺乏有效评价等问题[3]。本文将介绍介入手术中眼晶状体防护用品的研究现状，分析防护效果的影响因素，为临床实践中防护用品的选择和使用提供参考和建议。
一、介入放射人员的眼晶状体剂量在眼晶状体剂量限值降低之前，缺乏专用的眼晶状体剂量计，防护实践中很少对其进行常规监测，相关的统计数据也相对较少。近期开展的一些研究，在眼晶状体剂量监测方法和监测设备研制方面都取得了进展。监测量方面，虽然相关工作也重点研究了Hp(10) 和Hp(0.07) 对眼晶状体剂量监测的适用性问题，但显然Hp(3) 才是专门用于眼晶状体的监测量[4]；欧盟支持的医务人员辐射防护最优化项目(optimization of radiation protection of medical staff，ORAMED)采用更符合头部特征的圆柱体模来定义Hp(3)[3]；Behrens[5]系统讨论了定义在圆柱体模和传统ICRU板上Hp(3) 的差异，还建立了精细的眼部数学模型，以开展眼晶状体剂量的模拟计算。监测设备方面，继ORAMED项目最先研制了专用眼晶状体剂量计EYE-D后，又有了更多眼晶状体剂量计以及电子直读式剂量计的报道，如EDD-30[6-7]；欧洲辐射剂量学组(European Radiation Dosimetry Group，EURADOS)还在2015年组织了眼晶状体剂量计的比对工作。具体到介入人员，Domienik等[8]对比了剂量计佩戴位置的影响，并建议将剂量计置于更靠近X光机的眼睛左侧位置；除了直接测量外，也可以利用介入设备的相关参数或体表其他位置的测量值来间接估计眼晶状体剂量。
在设计出专用剂量计之前，通常用Hp(10) 或Hp(0.07) 校准的剂量计监测眼晶状体剂量。相关研究也表明，对于光子辐射场，用Hp(0.07) 代替Hp(3) 对于辐射防护是合适的；同时，也开始利用Hp(3) 校准的专用剂量计调查介入人员的眼晶状体剂量[3, 9-11]。表 1给出了基于Hp(3) 剂量计的典型测量值。ORAMED项目对6个欧洲国家的40多家医院介入人员的调查显示，眼晶状体年剂量超过20 mSv的约占24%[3]。
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表 1 介入人员眼晶状体剂量Hp(3) 的典型测量值(μSv) Table 1 Typical measurement results of eye lens dose in terms of Hp(3) for interventional staff(μSv) |
二、眼晶状体防护用品的防护效果研究现状
介入人员的眼晶状体剂量受多种影响因素的影响，如射束方向、仪器设置、操作模式、防护用品、介入人员的技巧等。近期开展的一些研究工作强调了铅屏风、铅眼镜、铅面罩等集体或个人防护用品的重要性，但也指出，眼晶状体防护用品的配备率和使用率都相对较低，并且在临床实践中缺乏选择和使用的相关原则及依据。
通常用剂量降低因子(dose reduction factor，DRF)来表征防护用品的防护效果，即未使用与使用防护用品时的眼晶状体剂量之比。常用方法有：利用人体物理模型分别代表患者和介入人员，在模拟现场工作场景的照射情况下测量；利用蒙特卡罗(MC)程序和人体数字模型建模计算；在临床实践过程中直接测量。
1.铅眼镜：铅眼镜是专门用于眼晶状体防护的一类个人防护用品。由于不同文献中采用的照射条件、铅眼镜参数、位置布局、实验方法和计算模型等不尽相同，由此得出的铅眼镜DRF也存在差异，但相关的实验和模拟结果对比仍可以反映出一些规律性：
(1) 当介入人员视线方向以大角度转离射野时，模拟和实测结果都出现了DRF小于1的特殊情况[12-13]；在特定模拟工作状态下，铅眼镜DRF最高可达10以上[6, 14]。
(2) 左眼的DRF通常要高于右眼(源位于左侧)。
(3) 随着介入人员视线方向从面向射野逐渐转离时，DRF逐渐降低[11-17]。
(4) 临床实践中测量的铅眼镜DRF通常要低于基于体模的实测或计算结果[12-14, 18]。
2.铅屏风和铅帘：铅屏风和铅帘是介入手术中最常用的一类集体防护用品，包括固定式、移动式和悬吊式等设计。ORAMED调查显示，在IC和IR中的使用率分别为69%和74%[3]。在位置合适的情况下，集体防护装备可以对介入人员起到很好的防护效果；尤其是悬吊式铅屏风，对眼晶状体的防护效果比较明显，典型的测量和计算结果如表 2所示。对于铅屏风和铅帘，眼晶状体的DRF通常要高于铅眼镜，但随不同测量条件的变化较大。
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表 2 文献中铅屏风DRF的典型测量和计算结果 Table 2 Typical measurement and calculation results of DRF for lead barriers in references |
3.铅面罩：由于铅面罩对面部的遮盖范围更大，即便铅当量厚度小于铅眼镜，也能达到与其相当甚至更好的防护效果。Magee等[7]在模拟介入人员工作场景条件下的实测显示，0.1 mm铅当量面罩的DRF在4左右；王瑶等[15]利用MCNPX程序和RPI-AM人体模型的模拟计算显示，铅当量0.125 mm、半径13.0 cm、高20.0 cm面罩的DRF为3.57~4.27。Galster等[20]对0.1 mm铅当量面罩测量的DRF通常在8~10；但当介入人员视线以大角度偏离射野时，铅面罩反而会使眼晶状体剂量增加。
三、眼晶状体防护用品的选择和使用现状目前，已经有多种类型眼晶状体防护用品可供选择。而防护用品的防护效果不仅与其本身的结构和参数有关，还会受临床实践中手术类型、位置布局、人员操作等多种因素的综合影响；即便是相同的防护用品，实际使用中的防护效果也有很大的不确定性。这给防护用品的选择、使用以及介入人员的剂量评价带来了一定的困难，也是目前临床实践中存在的问题和研究热点。现有的眼晶状体防护效果的模拟和实验结果，可以为防护用品的选择和使用提供参考。
1.防护用品的选择：介入人员眼晶状体剂量主要来自3部分贡献：透过防护用品的射线、直接照射到眼晶状体的射线、照射到头部后散射到眼晶状体的射线。Koukorava等[16]的模拟计算结果显示：佩戴铅眼镜时，眼晶状体剂量平均约有80%来自铅眼镜下方间隙的直接照射、18%来自头部散射、剩余部分来自透过镜片的射线(1%~16%)。眼晶状体防护用品的选择，应该以尽可能减少直接照射到眼晶状体的射线为原则，即防护效果决定于几何因素。
(1) 铅当量厚度0.5 mm是足够的。介入手术中X射线能量相对较低，防护用品的衰减作用很明显。McVey等[21]模拟计算得出0.75 mm铅对其的衰减系数为95~750；Leyton等[23]基于模型测量得到，铅屏风对其的衰减系数可达100以上。不论是铅眼镜还是铅屏风的模拟或实验研究都表明，超过0.5 mm后眼晶状体防护效果不会再有大的改善[3, 16, 22]。
(2) 相比于镜片面积，铅眼镜结构更需要关注。镜片面积和眼镜结构决定了铅眼镜可覆盖眼晶状体的立体角；立体角越大，防护效果越好。镜片面积大到可覆盖眼部后，单纯靠增大面积几乎不会再提高防护效果。根据胡盼盼等[22]的模拟计算，DRF先随面积(6 ~45 cm2)呈线性增长，超过30 cm2后基本趋于稳定。实验测量和模拟计算证实，增加侧边屏蔽、采用面部贴合度更好的弧面结构，可以实现更好的防护效果[14, 16, 21]。Koukorava等[16]模拟计算得出0.5 mm铅当量弧面镜片的左眼DRF均值为3.8，而0.75 mm平面镜片(侧边0.3 mm Pb)为1.7；此外，将平面镜片由垂直位置调整为向下倾斜也可以提高DRF。
(3) 铅面罩可以看作是铅眼镜提高覆盖立体角的一种极端情况。通常0.1 mm铅当量面罩的防护效果与0.5 mm铅眼镜相当。但是，铅面罩的尺寸相对较大，并且可能因呼出气体凝结而影响视线。
(4) 铅屏风等防护用品不是眼晶状体防护专用；除了眼晶状体防护，其选择一方面要考虑身体其他部位的防护需要，另一方面还要兼顾临床实践中的操作要求。对于悬挂式铅屏风，下沿采用弧形或可卷曲的条带状设计，减少屏风与患者之间的缝隙，可提高对眼部及其他部位的防护效果；Koukorava等[19]模拟计算得到，屏风与患者间缝隙为3、15 cm时的眼晶状体DRF分别为4.3、3.6。
2.防护用品的使用：在合理选择的基础上，正确的防护用品使用方式以及人员站位和站姿在临床实践中也是很重要的。受视线、重量、佩戴方便等因素的影响，防护用品对眼晶状体的屏蔽立体角是有限的；而在临床实践中，介入人员与患者、源之间的相对位置以及人员姿态是时刻变化的，站位和站姿不合适可能会使防护用品达不到预期的效果，甚至在个别情况下反而使眼晶状体受到更多照射。因此，防护用品的使用，也应该以尽可能减少直接照射到眼晶状体的射线为原则。但是，射线投照方位、位置布局和人员姿态等几何条件，对防护效果的影响并不是独立的，也没有直观定量的规律，给临床实践带来了一定的难度。
(1) 实际测量中，最大剂量通常出现在靠近X光机一侧；需要重点关注这一侧的眼部防护，通常是左眼。相比于单独使用任何一种防护用品，组合使用可以实现更好的防护效果。根据Thornton等[6]基于体模的测量，只使用铅眼镜时的DRF为5~10，而组合使用铅眼镜和铅帘可达25以上。
(2) 尽可能减小铅眼镜的佩戴间隙。铅眼镜DRF对佩戴间隙的变化比较敏感；当佩戴间隙过大时，铅眼镜不能起到较好的防护作用。根据Koukorava等[16]的模拟计算，弧面镜片的佩戴间隙从0.5 cm增加到1.5 cm时，左眼DRF从6~8降低为2；平面镜片从0.6 cm增加到1.5 cm后，左右眼几乎都降低到了1。同时，考虑到面部贴合度也是影响防护效果的重要因素，建议为职业人员配备个人专属的铅眼镜。
(3) 铅屏风的防护效果与相对位置密切相关。铅屏风不仅与眼晶状体防护效果有关，还会直接影响身体其他部位的剂量，尤其是手部剂量；在实际应用中，需要根据具体的手术类型和位置布局，优化铅屏风的位置，使介入人员更多处于铅屏风的屏蔽之下。
(4) 合理的站位和站姿也很重要。人员站位和站姿对防护效果的影响，本质上还是源、患者、介入人员之间相对几何条件的优化问题。虽然站位和站姿主要根据手术操作需要而定，但相关研究得出的一些定性规律仍然可以为防护优化提供参考。例如，铅眼镜DRF会随介入人员的视线方向与射野的偏转角度增大而减小，反映到临床实践中，即介入人员看向患者时的DRF高于看向显示屏的。
四、结语在介入手术中，职业人员全身通常会受到非均匀照射，这给临床防护实践带来了一定的难度，包括防护用品的选择和使用。对于眼晶状体防护用品，几何条件是防护效果的最终决定因素，包括防护用品本身的几何结构、手术过程中的投照方位、位置布局、人员姿态等。在选择防护用品时，应该以尽可能减少直接照射到眼晶状体的射线为原则，而不必过分追求铅当量厚度(通常0.5 mm铅当量是足够的)；在使用中，正确的使用方式以及人员操作位置和姿态的优化对眼晶状体防护更为重要。在临床实践中，投照方位、位置布局、人员操作等多种因素的综合作用使眼晶状体防护效果有很大的不确定性，需要根据具体条件进行优化。
利益冲突 所有作者均于投稿前阅读并认可本文内容，不存在任何潜在利益冲突作者贡献声明 于伟跃负责文献的整理分析与论文撰写；陈法国负责选题设计、及论文修改；李国栋和韩毅参与文献的整理与分析
| [1] | International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 118. Statement on tissue reactions/early and late effects of radiation in normal tissues and organs-threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context[R]. Oxford:Pergamon Press, 2012. |
| [2] | International Atomic Energy Agency. IAEA TECDOC NO. 1731. Implication for occupational radiation protection of the new dose limit for the lens of the eye[R]. Vienna:United Nations, 2013. |
| [3] | Vanhavere F, Carinou E, Gualdrini G, et al. EURADOS Report 2012-02 ORAMED:Optimization of radiation protection of medical staff[R]. Braunschweig:European Radiation Dosimetry Group, 2012. |
| [4] |
赵日, 刘立业, 李君利. 新限值下眼晶状体剂量监测相关研究进展[J].
辐射防护, 2015, 35 (6): 367-371. Zhao R, Liu LY, Li JL. An overview of recent progress in eye lens dose monitoring after the new dose limit published[J]. Radiat Prot, 2015, 35 (6): 367-371. |
| [5] | Behrens R. On the operational quantity Hp(3) for eye lens dosimetry[J]. J Radiol Prot, 2012, 32 (4): 455-464. DOI:10.1088/0952-4746/32/4/455. |
| [6] | Thornton RH, Dauer LT, Altamirano JP, et al. Comparing strategies for operator eye protection in the interventional radiology suite[J]. J Vasc Interv Radiol, 2010, 21 (11): 1703-1707. DOI:10.1016/j.jvir.2010.07.019. |
| [7] | Magee JS, Martin CJ, Sandblom V, et al. Derivation and application of dose reduction factors for protective eyewear worn in interventional radiology and cardiology[J]. J Radiol Prot, 2014, 34 (4): 811-823. DOI:10.1088/0952-4746/34/4/811. |
| [8] | Domienik J, Rusicka D, Szubert W. A study on the dose distributions near the eye lens and the legs:Part 2 interventional radiology[J]. Radiat Meas, 2013, 51-52 : 62-66. DOI:10.1016/j.radmeas.2013.01.006. |
| [9] |
李文炎, 范瑶华, 黄卓, 等. 介入手术中职业人员眼晶状体受照剂量测量方法及剂量水平研究[J].
中华放射医学与防护杂志, 2016, 36 (4): 303-306. Li WY, Fan YH, Huang Z, et al. The measurements of eye lens dose for occupational staff in interventional procedures[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2016, 36 (4): 303-306. DOI:10.3760/ema.j.issn.0254-5098.2016.04.015. |
| [10] | Antic V, Ciraj-Bjelac O, Rehani M, et al. Eye lens dosimetry in interventional cardiology:results of staff dose measurements and link to patient dose levels[J]. Radiat Prot Dosim, 2013, 154 (3): 276-284. DOI:10.1093/rpd/ncs236. |
| [11] | Struelens L, Schoonjans W, Schils F, et al. Extremity and eye lens dosimetry for medical staff performing vertebroplasty and kyphoplasty procedures[J]. J Radiol Prot, 2013, 33 (3): 635-645. DOI:10.1088/0952-4746/33/3/635. |
| [12] | Principi S, Farah J, Ferrari P, et al. The influence of operator position, height and body orientation on eye lens dose in interventional radiology and cardiology:Monte Carlo simulations versus realistic clinical measurements[J]. Physica Medica, 2016, 32 : 1111-1117. DOI:10.1016/j.ejmp.2016.08.010. |
| [13] | Moore WE, Ferguson G, Rohrmann C. Physical factors determining the utility of radiation safety glasses[J]. Med Phys, 1980, 7 (1): 8-12. DOI:10.1118/1.594661. |
| [14] | Rooijen BD, Haan MW, Marco D, et al. Efficacy of radiation safety glasses in interventional radiology[J]. Cardiovasc Intervent Radiol, 2014, 37 (5): 1149-1155. DOI:10.1007/s00270-013-0766-0. |
| [15] |
王瑶, 霍万里, 熊壮, 等. TACE手术中不同站姿下铅眼镜和铅面罩对医生眼晶状体防护效果的蒙特卡洛模拟比较[J].
中国医学物理学杂志, 2016, 33 (6): 554-557. Wang Y, Huo WL, Xiong Z, et al. Monte Carlo-based comparison of radiation protection efficiency of lead glasses vs. lead mask for eye lens of doctor in different standing postures during transcatheter arterial chemoembolization[J]. Chin J Med Phys, 2016, 33 (6): 554-557. DOI:10.3969/j.issn.1005-202X.2016.06.003. |
| [16] | Koukorava C, Farah J, Struelens L, et al. Efficiency of radiation protection equipment in interventional radiology:a systematic Monte Carlo study of eye lens and whole body doses[J]. J Radiol Prot, 2014, 34 (3): 509-528. DOI:10.1088/0952-4746/34/3/509. |
| [17] | Sturchio GM, Newcomb RD, Molella R, et al. Protective eyewear selection for interventional fluoroscopy[J]. Radiat Saf J, 2013, 104 (Suppl 1): S11-S15. DOI:10.1097/HP.0b013e318271b6a6. |
| [18] | Challa K, Warren SG, Danak S, et al. Redundant protective barriers:minimizing operator occupational risk[J]. J Intervent Cardiol, 2009, 22 (3): 299-306. DOI:10.1111/j.1540-8183.2009.00433.x. |
| [19] | Koukorava C, Carinou E, Ferrari P, et al. Study of the parameters affecting operator doses in interventional radiology using Monte Carlo simulations[J]. Radiat Meas, 2011, 46 (11): 1216-1222. DOI:10.1016/j.radmeas.2011.06.057. |
| [20] | Galster M, Guhl C, Uder M, et al. Exposition of the operator's eye lens and efficacy of radiation shielding in fluoroscopically guided interventions[J]. Fortschr R ntgenstr, 2013, 185 (5): 474-481. DOI:10.1055/s-0032-1330728. |
| [21] | McVey S, Sandison A, Sutton DG. An assessment of lead eyewear in interventional radiology[J]. J Radiol Prot, 2014, 33 (3): 647-659. DOI:10.1088/0952-4746/33/3/647. |
| [22] |
胡盼盼, 卓维海, 孔燕, 等. 铅眼镜对介入放射工作人员眼晶状体的防护效果研究[J].
中华放射医学与防护杂志, 2014, 34 (12): 927-930. Hu PP, Zhuo WH, Kong Y, et al. Shielding effect of lead glasses on eye lens exposure in interventional radiologists[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2014, 34 (12): 927-930. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2014.12.014. |
| [23] | Leyton F, Nogueira MS, Saad J, et al. Scatter radiation dose at the height of the operator's eye in interventional cardiology[J]. Radiat Meas, 2014, 71 : 349-354. DOI:10.1016/j.radmeas.2014.07.015. |