儿童心脏类疾病种类繁多，发病率较高，其中2015—2019年间仅先天心脏病(CHD)发病率高达4.9‰^[1]。我国近30年的研究报道显示，儿童先天性心脏病患病率呈现上升趋势^[2]。2019年，全球0~14岁儿童因先天性心脏病(CHD)死亡总数约为19万人，占全球死亡人数的3.33%，死亡率为9.71/10万^[3]。2013—2020年间，我国大陆先天性心脏病介入手术量约22万例，介入手术量不断增加^[2]。介入手术是儿童先天性心脏病的主要诊疗手段之一，其不开刀、创伤小、效果好的特点也更适合儿童疾病的诊疗^[4]。儿童先天性心脏病常见介入手术类型包括肺动脉瓣狭窄(PS)、主动脉瓣狭窄(AS)、主动脉缩窄(CoA)、动脉导管未闭(PDA)、继发孔型房间隔缺损(ASD)以及室间隔缺损(VSD)等^[5]。介入手术需在X射线影像的引导下进行操作，在此过程中皮肤长时间受照，其剂量可能超过发生组织反应(确定性效应)的阈值^[6]。儿童对于辐射的敏感程度是成人的2~3倍^[7]，同时儿童具有较长预期寿命，意味着将来罹患癌症的风险相对增加。因此，儿童心脏介入手术中的辐射剂量和辐射防护问题越来越受到关注。

本文对国内外儿童心脏介入诊疗中患者辐射剂量评估方法以及诊断参考水平的建立等研究现状进行综述，为进一步开展儿童心脏介入患者受照剂量评估和建立诊断参考水平的研究提供借鉴。

1.体表剂量评估：在儿童心脏介入手术中，患者体表会受到较高的剂量，通常用入射体表空气比释动能(K_{a, e})来表征患者体表剂量^[8]，K_{a, e}包含了入射X射线主射线和反散射辐射的贡献。在介入诊疗过程中X射线野的位置和强度是动态的，体表不同位置K_{a, e}值不同，其中最大值称为峰值皮肤剂量(PSD)。PSD是评价介入放射学程序中患者受照剂量最适宜的量，可通过辐射自显影胶片、热释光探测器(TLD)等直接测量。TLD测量费用较低，操作简单，但其探测范围有限，布放在患者体表时可能会漏掉高剂量点，而胶片剂量计覆盖面较大，且能够获得辐射野剂量的二维分布，是测量PSD的最优工具。当测量条件有限时，可通过软件估算或应用蒙特卡罗(MC)程序模拟^[9]，常用的MC软件有MCNP、EGS、FLUKA等^[10]，其中MCNP软件通用性和适用性强，在研究介入放射学患者的辐射剂量中应用较多。

国外研究者基于MC模拟的因子，开发了多种包含在线、离线两种系统的皮肤剂量计算(SDC)软件^[11]，在线软件可通过实时数据流在手术过程中直接计算皮肤受照剂量，而离线软件使用辐射剂量结构化报告(RDSR)中的数据，计算术后的皮肤受照剂量。常用的SDC软件包括Dosemap、Dosewatch、DTS、RDM^[11]等。欧洲“介入心脏病学中皮肤剂量验证与评估”(VERIDIC)项目研究发现，有12款软件的PSD估算结果与应用模体测量结果的一致性在±25%以内，其中Dosemap模拟局部剂量的准确度在15%以内^[11]。

此外，设备显示的参考点空气比释动能(K_{a, r})，位于介入C型臂等中心位置指向X射线管方向15 cm处，是无反散射时空气中的剂量^[12]，K_{a, r}与PSD具有一定的相关性，可用于粗略评估确定性效应的发生风险^[15]。

2.器官剂量和有效剂量评估：儿童心脏介入程序中，利用物理人体模型可评估患者器官剂量和有效剂量(E)。物理模型有简单均匀材质的体模，也有包含内部组织和器官的非均匀材质的拟人模体，其内部组织和器官预定空腔位置可放入剂量探测元件(如TLD)。模拟介入手术常用条件(照射野、管电压、管电流、床位置等指标)对体模进行照射，可测量介入手术过程中的典型患者的器官剂量^[14]，并结合组织权重因子进行加权估算有效剂量。

国际上对成人和儿童的心脏介入手术中患者有效剂量的相关研究中，通常利用体表剂量或空气比释动能面积乘积(KAP)乘以相应的转换因子进行有效剂量的估算。Brambilla等^[15]对2007年以来儿童心脏介入手术患者，应用KAP转换因子估算了有效剂量，其中剂量转换因子按照儿童患者年龄段划分为：新生儿为3.45 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2；1岁年龄组为1.78 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2；5岁年龄组为0.98 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2；10岁年龄组为0.70 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2；15岁年龄组为0.49 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2。Karambatsakidou等^[16]基于PCXMC程序对儿童心脏介入中患者器官剂量及有效剂量进行研究，其中心脏的器官剂量转换系数为1.4~9.3 mSv ·Gy^-1 ·cm^-2。不同研究中使用的剂量转换因子不同，这可能与KAP值易受患者体型、照射角度和射线束质量的影响相关，使得有效剂量的估算结果存在较大差异^[15]。

1.国内研究：对于介入诊疗程序受照剂量水平的监测，国内开展了利用胶片^[17]和TLD^[18]测量成人心血管介入和神经血管介入^[19]中患者体表剂量的研究，儿童心脏介入程序研究较少。表 1列举了我国部分学者对儿童心脏介入程序中患者受照剂量水平的研究结果，国内多采用调查患者术后设备显示的剂量学参数的方法，实测研究较少，未见使用胶片开展儿童PSD测量的报告。国内还有部分学者应用物理人体模型实验测量和MC模拟的方法，获得儿童心脏介入手术中器官剂量、有效剂量转换系数等相关指标。陈鑫等^[20]建立了心血管介入诊疗的特定照射模型，利用MCNPX 2.7.0软件模拟计算1、5、10和15岁儿童在接受心血管介入诊疗时主要器官的吸收剂量和有效剂量，发现在相同照射条件和相同累积KAP值的情况下，1岁儿童的有效剂量最高可达15岁儿童的5倍。徐建宇等^[21]选取了具有代表性的1岁儿童体模作为实验对象模拟计算有效剂量，其研究结果表明儿童头面部和躯干脉管性疾病介入手术比儿童CT扫描检查的有效剂量高2~120倍，达到了12.88~73.12 mSv。然而，由于MC模拟本身的局限性，一些实际参数无法精确给出，仅是做出了合理假设，因此模拟结果可作为实际剂量的参考值，不能完全替代胶片、TLD剂量计等的直接测量。

表 1(Table 1)

表 1 我国部分儿童心脏介入程序受照剂量水平 Table 1 Levels of radiation exposure of some children with cardiac intervention in China 手术类型 例数 (n) KAP(Gy·cm2) Ka, r(mGy) FT(min) 文献 x±s 范围 x±s 范围 x±s 范围 PDA 273 12.08±18.43 — 59.5±113.0 8~1 480 8.6±7.2 13.6~55.8 [22] ASD 82 13.67±10.51 — 79.5±174.7 6~1 339 10.9±9.8 1.7~55.0 VSD 133 47.34±43.43 — 285.1±285.7 32~1 596 33.3±23.8 0.5~132.3 PBPV 85 10.07±8.33 — 82.7±131.7 16~962 14.9±15.0 3.0~111.2 RFCA 51 — — 186.8±166.1 8~784 26.1±16.6 2.9~75.1 复合型 18 — — 179.5±213.1 15~648 28.9±25.0 4.7~100.8 PDA 64 0.41±0.51 0.21~0.61 46±52 10~178 5.0±2.9 2.2~12.5 [23-24] ASD 57 0.32±0.19 0.08~0.61 28±17 7~51 5.8±2.5 2.1~11.2 VSD 88 0.65±0.35 0.42~1.42 134±190 45~728 8.3±3.6 4.4~17.9 PBPV 12 0.29±0.19 0.21~0.61 32±23 15~73 6.5±4.4 3.5~14.0 RFCA 41 0.17±0.09 0.05~0.27 31±35 6~108 11.5±6.7 3.8~21.8 PDA 98 45.21±25.66 — 28.1±21.7 — 4.6±3.7 — [25] ASD 65 29.86±16.45 — 35.0±16.4 — 7.9±3.4 — VSD 47 62.35±30.21 — 102.5±95.1 — 15.5±14.5 — PBPV 27 36.76±18.30 — 39.6±28.1 — 8.7±4.3 — RFCA 23 27.81±15.62 — 30.3±19.8 — 6.7±5.2 — PDA 8 20a 2~43 258.3a 28~666 5.9a 0.9~10.1 [26] ASD 7 7a 3~10 96.4a 43~150 7.2a 2.7~11.7 VSD 4 20a 7~52 195.3a 102~436 5.4a 1.5~6.3 PV 1 81a 81~81 574.0a 574~574 11.0a 11.0~11.0 CoA 1 347a 347~ 347 894.3a 894~894 9.7a 9.7~9.7 PDA 178 0.83a 0.16~20.28 13.0a 3~171 5.8a 2.4~19.8 [27] ASD 77 1.44a 0.44~11.45 18.5a 5~76 6.7a 2.8~18.8 VSD 96 3.87a 0.74~16.06 67.4a 11~259 11.6a 2.2~30.1 PV 68 1.08a 0.22~4.11 21.0a 6~63 10.4a 3.9~37.6 CoA 36 0.97a 0.16~5.41 13.4a 5~125 4.6a 2.5~17.6 MAPCA 41 4.15a 0.75~30.80 48.7a 11~332 27.4a 4.0~81.0 注：“—”为文献中未提供相关数据；a中位数。KAP.空气比释动能-面积乘积；Ka, r.参考点空气比释动能；FT.透视时间；PDA.动脉导管未闭；ASD.房间隔缺损；VSD.室间隔缺损；PBPV.经皮球囊肺动脉瓣成形术；PV.肺动脉瓣狭窄；CoA.主动脉缩窄；MAPCA.复杂体-肺动脉侧支；RFCA.心导管射频消融术；复合型.复合型心脏病

表 1 我国部分儿童心脏介入程序受照剂量水平 Table 1 Levels of radiation exposure of some children with cardiac intervention in China

2.国外研究：早在2003年，国际原子能机构(IAEA)开展了一项20个国家的前瞻性研究，55个医院参与调查，其中包含6家亚洲医院^[28]。该项目在巴基斯坦^[29]开展的调查发现，部分儿童患者超过了2 Gy的皮肤确定性效应阈值，提示需加强对儿童医疗照射防护的重视。国际上利用胶片^[30]及TLD^[31]实测儿童介入患者体表剂量方法已相对成熟。Rizk等^[31]应用TLD对373例儿童先心病患者行介入手术中的受照剂量进行研究，发现诊断组儿童PSD范围为1~30 mGy，治疗组为1~491 mGy，室间隔缺损(VSD)患者的受照剂量最高，KAP值最大可达245 Gy·cm²，K_{a, r}值最大为1.9 Gy。国外大量研究均对KAP和FT进行了调查，Harbron等^[32]回顾了自2000年以来发布的儿童心脏介入程序受照剂量的相关研究，对KAP值进行了总结(< 1岁：0.6~10 Gy·cm²；1~ < 5岁：1.5~30 Gy·cm²；5~ < 10岁：2~40 Gy·cm²；10~ < 16岁：5~100 Gy·cm²)，发现在不同研究之间KAP均值的差异甚至高达10倍以上。表 2列举了部分国家对儿童心脏介入程序受照剂量水平的研究结果，通过对比KAP值的中位数后，日本2023年的调查中各组剂量水平较高(诊断组5.6 Gy·cm²，治疗组6.1 Gy·cm²)^[33], 智利2015年的调查中各组剂量水平较低(诊断组1.5 Gy·cm²，治疗组1.2 Gy·cm²)^[34]。

表 2(Table 2)

表 2 部分国家儿童心脏介入程序受照剂量水平(中位数) Table 2 Levels of radiation exposure of pediatric cardiac interventional procedures in some countries (median) 国家 (年份) 方法 分组 例数 KAP (Gy·cm2) Ka, r (mGy) FT (min) 日本 (2023)[33] 调查法 诊断 — 5.6 70.5 22.1 治疗 — 6.1 90.0 40.0 智利 (2015)[34] 调查法 诊断 200 1.5 18.8 9.9 治疗 317 1.2 22.8 12.6 比利时 (2019)[35] 调查法 诊断 33 2.0 26.4 8.0 治疗 189 1.9 27.2 7.9 注：“—”为无数据；KAP.空气比释动能-面积乘积；Ka, r.参考点空气比释动能；FT.透视时间

表 2 部分国家儿童心脏介入程序受照剂量水平(中位数) Table 2 Levels of radiation exposure of pediatric cardiac interventional procedures in some countries (median)

通过对比国内外研究，我国学者应用调查法获取其儿童剂量水平居多，实测法较少，对于MC模拟评估患者剂量的方法还有待发展。而国外学者在实际测量的基础上，结合软件评估，并对比两者监测结果，验证软件测量的可靠性^[36]，并不断致力于开发出精确性更高的SDC软件。此外，国内外患者受照剂量水平较为相似，均有患者超出了确定性效应的剂量阈值^[29]。不同程序间儿童心脏介入剂量水平存在较大差异，这可能与操作者熟练程度、介入设备参数设置、手术复杂程度、患者体型等多种因素相关^[37]。

国外学者对儿童心脏介入程序辐射剂量的大多数研究根据介入诊疗程序的不同，将患者划分为了诊断组和治疗组^[33-35]；或考虑到患者受照剂量可能与年龄或体重具有相关性^[38]，对患者进行了年龄^{[33, 44]}及体重^{[35, 46]}的分组分析；亦有研究表明诊断与治疗组间差异无统计学意义^[39]，未对患者进行诊断与治疗的分组，仅进行了年龄或体重的分组^[45]。国内研究多按照介入程序进行细致划分^[22-25]，少见按照年龄或体重的分组分析，仅有白家NFDA1等^[27]按照介入手术类型及患者体重进行了分组分析，并发现患者受照剂量随着体重增加而增加。

国际放射防护委员会(ICRP)于1996年首次提出了诊断参考水平(DRL)的概念^[40]，主要用于识别导致患者剂量异常高的成像程序，并于2017年发布了关于诊断参考水平的135号^[41]出版物。DRL通常分为3个级别：本地DRL、国家DRL和地区DRL，其中国家和地区DRL应每隔3~5年定期更新和修订。ICRP第135号报告发布了诊断参考水平的建立方法，其中DRL值为该国医疗机构中具有代表性样本的DRL量中位分布的第75百分位数，第50百分位数(可能达到水平)和第25百分位数(异常低剂量的提示水平)作为辐射剂量优化的辅助工具。当一个调查机构较单一或样本量较少时，可初步建立本地DRL进作为临时指导优化参数。调查获取的数据应来自于所有被调查设施的特定程序，每一程序的调查例数应不少于20例^[41]。

针对介入放射学程序，ICRP建议采集统一程序的所有病例数据构成“机构数据集”，以弥补这些程序DRL量的数值的较大变动。由于大多数儿童较成人体型偏小，ICRP建议根据体重分组(< 5、5~ < 15、15~ < 30、30~ < 50、50~ < 80 kg)来建立儿科的DRL值，如果只有年龄数据，推荐使用0、1、5、10和15岁的年龄分组进行DRL值的建立^[41]。

近年来，许多国家对介入放射学中成人和儿童患者受照剂量的诊断参考水平进行了多中心的研究，并建立了儿童心脏介入的诊断参考水平^[42]。欧洲^[43]在2018年发布了关于儿童介入诊断参考水平的建立方法，并对部分研究结果进行总结，希腊^[44]、澳大利亚^[45]、哥斯达黎加^[46]、阿根廷^[47]、拉丁美洲^[48]等地部分学者也开展了儿童心脏介入程序剂量水平的相关研究(表 3)。我国除成人CT外，尚未发布基于我国临床患者剂量调查的诊断参考水平，包括儿童介入诊断参考水平。面对逐步增长的介入手术量，亟需对患者受照剂量进行研究并给出诊断参考水平国家标准。

表 3(Table 3)

表 3 部分国家建立的儿童心脏介入诊断参考水平 Table 3 Diagnostic reference levels for pediatric cardiac interventional established in some countries 国家 年龄 分组 例数 KAP (Gy·cm2) Ka, r (mGy) FT (min) 希腊 (2018)[44] ＜1岁 118 3.0 — 8.7 1~ < 5岁 123 5.0 — 10.7 5~ < 10岁 135 11.0 — 9.9 10~ < 16岁 101 21.5 — 8.0 澳大利亚 (2016)[45] 0~30 d 78 1.9 — 20.6 1~12个月 257 2.9 — 17.1 1~3岁 177 5.3 — 18.5 3~5岁 175 6.2 — 17.1 5~10岁 166 7.5 — 18.0 10~15岁 154 17.3 — 19.7 哥斯达黎加 (2017)[46] ＜1岁 37 1.8 45.3 — 1~ < 5岁 46 2.5 61.0 — 5~ < 10岁 40 4.2 60.1 — 10~ < 16岁 31 23.0 352.7 — 阿根廷 (2023)[47] ＜1岁 28 5.3 124.5 18.6 1~ < 5岁 87 11.2 149.5 18.1 5~ < 10岁 68 19.6 187.0 17.7 10~ < 15岁 39 21.8 219.5 16.5 拉丁美洲 (2022)[48] ＜1岁 221 3.6 66.3 30.7 1~ < 5岁 252 5.5 62.1 20.5 5~ < 10岁 151 9.1 94.5 19.3 10~ < 16岁 104 26.8 194.0 24.5 注：“—”为文献中未提供相关数据；上表指标均为第75百分位数。KAP.空气比释动能-面积乘积；Ka, r.参考点空气比释动能；FT.透视时间

表 3 部分国家建立的儿童心脏介入诊断参考水平 Table 3 Diagnostic reference levels for pediatric cardiac interventional established in some countries

综上，国内外学者就介入放射学程序的辐射剂量测量和评估进行了大量研究，但大多为成人介入剂量研究，对于儿童介入剂量的研究相对较少。针对儿童心脏介入诊疗的患者受照剂量测量，国内外学者通过辐射自显影胶片、TLD直接测量，或应用MC模拟来估算患者受照剂量水平，我国关于儿童心脏介入诊疗患者体表剂量的监测研究较少。据此，未来的儿童心脏介入剂量学研究中，一是可进一步开展我国儿童先心病介入诊疗中患者体表剂量的监测研究，建立测量方法，了解我国儿童介入患者剂量水平，关注儿童心脏介入辐射防护问题；二是建议开展全国多中心临床调查研究，着重从儿童体重、年龄等进行分组研究，建立诊断参考水平，促进临床手术过程中的辐射防护最优化，降低患儿的辐射剂量，切实保障儿童健康。

利益冲突  无

作者贡献声明  秦杰林负责文献调研和论文撰写；徐辉指导论文撰写与修改；冯泽臣、袁继龙参与论文修改