心脏电生理检查患者辐射损伤及防护研究进展

李艳茹，张楠，王睿，焦丽琴

在心脏电生理诞生以前，心电图是诊断心律失常和解释其发病机制的最重要手段，同时也是电生理发展的基础。临床心脏电生理学发展迅速，已成为心脏病学科的重要组成部分，在心律失常的诊治中起着重要作用。心脏电生理检查通过在X线引导下，心内膜点对点接触的接触导管电极，进行常规心脏电生理作图，依据腔内心电图特征完成心律失常的诊断，并行消融。长时间手术操作使医务人员和患者暴露于X射线下，具有潜在危险。不同组织和器官对X线的敏感性不同，生殖系统的敏感性较高[1]。虽然患者的辐射次数低，但需接受较高剂量的放射线，仍应引起介入医师的注意。除传统保护措施外，新型三维标测系统逐渐出现和完善，降低了手术辐射剂量，提高安全性，并缩短操作时间。

1 电生理检查辐射损伤相关研究

心脏具有4个生理特性：自律性、兴奋性、传导性和收缩性，其中前三个特性与心脏电活动产生有关，成为电生理检查的基础。心脏电生理检查是在X线引导下，通过股静脉、颈内静脉等血管引入冠状窦、右心室等相关电极导管到心脏的某一特定部位，用来记录局部位置的电学特性。这些导管可接受电信号，同时还可发放电刺激信号，有助于心律失常的诊断及机制研究，还可对其进行有效治疗。常规技术运用二维影像进行标测、消融，因其只接收到局部位置信号，无空间分辨率、定位等缺点，手术重复性差，采集信号时间较长，长时间标测使患者暴露于X线下的辐射剂量较大，对人体生殖系统损害相应增多。生殖系统主要功能以产生生殖细胞，分泌性激素及维持第二性征为主，研究显示：电离辐射可导致生育能力下降[2]。电离辐射主要作用于性腺[3]，在男性作用于睾丸，女性作用于卵巢。

常规电生理检查导致患者受到大量辐射损伤：在以人群为基础的分析显示[4]，3年来，平均累积有效剂量为15.6 mSv，接受高剂量的患者中每年大于 20～50 mSv，重复心导管检查对辐射剂量的贡献最大。电生理检查辐射剂量受多种因素影响，如术者熟练程度、设备性能、手术类型等，因此该辐射剂量范围变化可从简单的电生理检查采集到的低剂量3.2 mSv到复杂程序下手术的最高值，如心房颤动消融，中位剂量为16.6 mSv，范围为6.6～59.6 mSv[5]。另外对17项研究的回顾（其中12篇发表于2000年后）报道了用于导管消融心律失常的有效剂量更高（20.3 mSv），一般包括的是消融较不复杂的心律失常[6]。此外，单位时间内同样的辐射剂量，不同时间可以对应不同的总辐射曝光量；而同样手术时间，不同的单位辐射剂量，总辐射量结果也不同，其主要受术中采用低剂量透视或高剂量回放采集决定[7]。

对于男性患者来说，睾丸是电离辐射的敏感器官[8]。它的主要功能是产生精子，同时具有分泌雄性激素的功能。在介入治疗中，睾丸受到电离照射后，可致精子数量减少、缺失，以及可造成精子畸形数量的增加，同时作用于附属性腺如附睾，使精子失去成熟能力，影响生育功能[9,10]。电离辐射对睾丸的损伤程度受多种因素的影响，如：年龄、心理因素、环境污染、射线时间、射线剂量等，其中最主要的影响因素是射线剂量,受到的射线剂量越大，睾丸功能损害越大，最终导致不育的比例会增大[11,12]，Shin等研究发现：当剂量为0.20 Gy时可使睾丸精子减少，0.50 Gy时精子明显减少，剂量为1 Gy时精子严重减少，当剂量≥1.2 Gy时可降低精子恢复的可能，分次剂量累积≥2.5 Gy时通常可导致永久性无精症[13-15]。虽然关于辐射剂量与睾丸损伤程度的定量关系目前没有统一的结论，但是学者们认为一定剂量的电离辐射会对睾丸产生损害[16]。电离辐射剂量大小还关系到睾丸的恢复功能，Abuelhija等研究表明[17]，一次性接收辐射剂量0.15 Gy，精子数量减少可持续6个月，当剂量为0.5 Gy时，精子较少持续8个月，6 Gy辐射剂量可导致精子缺乏可达2年之久。

对女性患者来说，卵巢具有产生卵细胞与分泌性激素双重功能。在形成卵细胞过程中，卵细胞容易受到多种因素影响，如年龄、电离辐射、药物等，这些因素都可能导致卵细胞数量及活性的改变。电生理检查过程中，女性患者不可避免的受到电离辐射的损伤，若电离辐射剂量较小，卵巢发生部分损伤，卵细胞成熟过程受阻，可导致生育能力下降；若发生全部损伤，可造成卵巢早衰，导致不孕[18]。与睾丸损伤同样，国内外对辐射剂量与女性生殖系统损伤程度关系也无统一定论，但卵巢在受到一定剂量的电离辐射后也会发生功能或结构的改变[16]。一次性受到的辐射剂量为1.26～1.59 Gy时，50%的妇女会出现暂时闭经症状，1.7 Gy可致暂时性不孕，辐射剂量为2.5～6.0 Gy时可引起永久性不孕[19]。

妊娠期妇女由于体内血流动力学、激素以及自主神经的变化导致心律失常发病率增加[20]，室上性心动过速是其最常见的心律失常，妊娠期妇女发生率为13‰～24‰[21]，心律失常会对妊娠期妇女及胎儿、新生儿产生损害，幸运的是，大多数的妊娠期母体发生的心律失常都是良性的[22]，严重需要干预的心律失常是少数的。心律失常治疗方法包括药物治疗、介入治疗[23]。药物治疗存在潜在风险包括：低体重儿、胎儿致畸、死亡等[24]心脏介入治疗—射频消融主要用于抗心律失常药物难以控制的心律失常，电离辐射可导致DNA损伤，染色体畸变[25]，可造成胎儿发育迟缓、智力低下等严重后果。

2 电生理检查辐射防护研究

国内外研究显示[18]，影响吸辐射剂量的因素包括：血管造影仪性能条件、医师手术熟练度、个人防护措施及新技术的应用等。减少电离辐射的措施包括：

心内导管室设备包括X线影像设配、心脏程控刺激仪、多导生理记录仪、电极导管、消融仪等；心脏电生理诊疗操作要求配备可转动的C型臂心血管造影机，带有影像增强器机电视监视设备，能够实时显示、冻结及回放X线影像和进行不同体位透视。合理使用血管造影机可有效减少辐射量，研究表明[25]，影响血管机性能的因素包括不可调节因素如：管电压（kV）、管电流（mA）；可控调节因素如：照射野大小、曝光次数及手术透视时间等。研究表明[26]，在不影响观察视野的情况下，尽可能缩小光栅，采用脉冲透视，及间断透视方法可有效减少患者在手术过程中受到的辐射剂量。

有研究显示，介入手术的暴露时间与介入工作者的手术熟练程度有直接关系[27]，目前电生理检查常规应用普通二维标测方法，需借助透视完成手术操作。术者应熟悉患者病情，熟练掌握整个手术操作过程，从而减少X线辐射及手术时间，同时做好个人防护，减少电离辐射的照射。

随着研究的深入，人们发现了多种抗辐射药物，如：海带多糖、枸杞多糖、叶酸等。药物可通过不同的作用机制减少电离辐射对机体的损伤，如：海带多糖能有效降低睾丸的生精细胞损伤、增加精子数量，减少精子损伤程度[28]。枸杞多糖能提高上调BCL-2、下调Bax的表达和增加线粒体膜电位，从而缓解睾丸生精细胞的凋亡[29]。叶酸（FA）通过改变DNA合成和/或修复和自由基清除剂防止辐射引起的DNA损伤[30]。

目前，新兴的三维标测系统包括三维电磁标测定位系统（CARTO系统）、接触式标测系统（EnSite Navx）以及非接触式标测系统（EnSite Array）。以CARTO三维标测系统为例介绍其工作原理：磁场发射器在手术台周围形成磁场圈，计算机可将磁场进行分区，而消融导管的头端设置有磁感器，消融导管在不同位置接受的局部激动信息可被计算机记录，并能准确定位及显示导管位置，结合心腔内电图完成三维重建。其记录的信息都是相对体表导联的，因此需选择体表心电图的某一导联为参考电图。消融导管也可接收电信号作为标测电极测试完成手术后验证，降低了手术时间及手术复杂性，也提高了手术的准确性，CARTO系统消融导管可以记录并重复，回到同一标测和消融部位，其平均误差不大于0.5 mm，大大减少了X线透射时间和消融放电次数。与传统的二维技术相比，其具有创伤小、恢复快、成功率高等优势，同时可减少X线透射时间，降低患者受电离辐射的影响。近年来，非X线照射的三维标测系统被大力推广，三维标测系统的使用可使手术辐射量降低至≤1 mSv[31]。有报道指出[32]，使用最先进的Carto Sound三维诊断超声导管进行导管射频消融术可真正做到导管消融术的0射线。

3 总结

电生理检查已成为心内科诊治的重要手段。电离辐射会造成患者生殖系统不同程度的损害，影响生活质量。如何减少不必要的电离辐射成为目前研究的热点。本文主要介绍了电离辐射对患者性腺的危害及防护措施，随着医疗水平的不断进步，心脏电生理检查将会摆脱对X线的完全依赖，真正意义上实现绿色心脏电生理的奋斗目标。

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