小児心臓カテーテルにおける年代と技術の変遷に伴う被ばく低減の取り組みと効果：面積線量積／体重比によるモニタリングの有用性

Kazuya Sanada; 真田和哉; Sung-Hae Kim; 金成海; Mizuhiko Ishigaki; 石垣瑞彦; Masashi Koyama; 小山雅司; Keisuke Sato; 佐藤慶介; Jun Yoshimoto; 芳本潤; Norie Mitsushita; 満下紀恵; Masaki Nii; 新居正基; Yasuhiko Tanaka; 田中靖彦

doi:10.9794/jspccs.37.18

Pediatric Cardiology and Cardiac Surgery 37(1): 18-26 (2021)
doi:10.9794/jspccs.37.18

原著Original

小児心臓カテーテルにおける年代と技術の変遷に伴う被ばく低減の取り組みと効果：面積線量積／体重比によるモニタリングの有用性Efforts and Effects of Reducing Radiation Exposure in Pediatric Cardiac Catheterization: Usefulness of Monitoring by Dose Area Product per Body Weight

真田和哉¹，金成海¹，石垣瑞彦¹，小山雅司²，佐藤慶介¹，芳本潤¹，満下紀恵¹，新居正基¹，田中靖彦¹Kazuya Sanada¹, Sung-Hae Kim¹, Mizuhiko Ishigaki¹, Masashi Koyama², Keisuke Sato¹, Jun Yoshimoto¹, Norie Mitsushita¹, Masaki Nii¹, Yasuhiko Tanaka¹

¹ 静岡県立こども病院循環器科Department of Cardiology, Shizuoka Children’s Hospital ◇ Shizuoka, Japan

² 静岡県立こども病院放射線科Department of Radiology, Shizuoka Children’s Hospital ◇ Shizuoka, Japan

受付日：2020年8月11日Received: August 11, 2020

受理日：2020年11月16日Accepted: November 16, 2020

発行日：2021年4月1日Published: April 1, 2021

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背景：小児心臓カテーテル検査・治療において面積線量積/体重比（DAP/BW）は被ばく線量の比較に有用と言われている．年代と技術の変遷による被ばく低減の効果についてDAP/BWを中心に後方視的に検討した．

方法：15歳未満が対象．ASD閉鎖（A群）107例，末梢肺動脈バルーン血管形成（B群）117例，体肺側副血管コイル塞栓（C群）395例，診断（D群）1,918例，カテーテルアブレーション（R群）220例を，2008～2011年を期間①，2012～2016年を期間②，2017～2019年を期間③とし被ばくのデータを比較した．

結果：DAP/BW [μGym²/kg］はA群，R群は③で低く［A群：①; 13.5, ②; 13.5, ③; 9.8, p＜0.05, R群：①; 51.6,②; 33.4,③;20.5, p＜0.05］，C群では同等だった．B群，D群は③で高かった［B群：①; 76.8, ②; 108.5, ③; 117.0, p＜0.05, D群：①; 41.0, ②; 45.1, ③; 46.0, p＜0.05］．

結論：技術の変遷によりA群，R群では被ばく低減効果を認めたが，B群，D群では病変や疾患の複雑化により被ばく線量が増加した．DAP/BWは治療ごとの被ばく線量の把握に重要で，被ばく低減の取り組みによって得られた効果の指標となりうる．

Background: Radiation exposure doses during pediatric catheterization may be effectively compared using dose area product per body weight (DAP/BW). Hence, we used DAP/BW to determine the effects of radiation dose reduction caused by era and technology change.

Methods: This study included 2757 patients (＜15 years old) who underwent cardiac catheterization at our institute between 2008 and 2019. The procedure included transcatheter atrial septal defect closure (Group A; n＝107), balloon dilatation for pulmonary stenosis (BAP) (Group B; n＝117), coil embolization for aortopulmonary collateral arteries (Group C; n＝395), diagnostic procedures (Group D; n＝1918), and radiofrequency ablation (Group R; n＝220). We compared the radiation doses during three time periods (period 1, 2008–2011; period 2, 2012–2016; period 3, 2017–2019).

Results: The DAP/BW levels decreased in Groups A and R at time period 3 (Group A: 1, 13.5; 2, 13.5; 3, 9.8; p＜0.05; Group R: 1, 51.6; 2, 33.4; 3, 20.5; p＜0.05). The DAP/BW in Group C remained unchanged. In Groups B and D, the DAP/BW was highest in period 3 (Group B: 1, 76.8; 2, 108.5; 3, 117.0; p＜0.05; Group D: 1, 41.0; 2, 45.1; 3, 46.0; p＜0.05).

Conclusion: In Groups A and R, radiation doses were reduced by changes in technology and experience. In Groups B and D, the radiation doses increased because of the complexity of the lesion or anatomy. Therefore, DAP/BW can be an indicator of radiation dose reduction in pediatric cardiac catheterizations.

Key words: cardiac catheterization; radiation exposure; dose area product per body weight; low pulse rate fluoroscopy; 3D rotational angiography

はじめに

放射線感受性が高い小児の心臓カテーテル検査・治療において患者被ばくの低減は重要で^1），当院では他のモダリティによる代替や併用，低パルス透視，フィルターの使用などに努めてきた．また，面積線量積/体重比（dose area product per body weight: DAP/BW）は年齢の影響を受けにくく，被ばく線量の比較に有用と言われている^2）．

目的

本稿では，（1）被ばく線量モニタリングとしてのDAP/BWの有用性を検討すること，（2）年代別に心臓カテーテル治療ごとの被ばく線量を解析し，被ばく低減の効果と課題を明らかにすることを目的とする．

対象と方法

2017年に当院で心臓カテーテル検査・治療を受けた患者のうち，正面および側面像のみを使用した262例に対しTable 1に示した年齢ごとの変換係数にDAPを掛けることで算出された実効線量（effective dose: ED）^3, 4）とDAPおよびDAP/BW，月齢との関係についてPearsonの積率相関分析を行った．

Table 1 Conversion formula of dose area product to effective dose and coefficient by age
$\frac{ConversionformulaofDAPtoED}{ED(mSv) = k \cdot DAP}$
	0–1w	1–5w	5w–6mo	6mo–2yr	2–5yr	5–10yr	10–15yr	15–21yr
PA	0.01151	0.01184	0.01034	0.00465	0.00348	0.0026	0.00162	0.00117
Lat	0.02456	0.02476	0.02142	0.01019	0.00708	0.00526	0.00321	0.00214
DAP, dose area product; ED, effective dose; k, coefficient by age

2008年4月から2019年6月までの15歳未満の小児を対象とし，心房中隔欠損（ASD）閉鎖術（A群）107例，末梢肺動脈へのバルーン血管形成術（BAP; B群）117例，体肺側副血管に対するコイル塞栓術（C群）395例，診断カテーテル（D群）1,918例，カテーテルアブレーション（R群）220例について現在使用しているアンギオ装置を導入した2008から2011年を期間①，カテーテルアブレーションにおける心腔内エコーによるジオメトリー作成や，3D rotational angiography（3DRA）を開始した2012から2016年を期間②，ASDに対し心臓磁気共鳴画像（CMR）によるenface imagingを開始した2017から2019年を期間③とし，撮影装置は全ての期間でAxiom artis dBA（Siemens社）のみを使用した．透視パルスは期間③の前半までは7.5パルス/秒で行っていたが，期間③の後半からは4パルス/秒で行った．撮影フレームは静脈系が7.5～15フレーム/秒，心室や動脈系が15～30フレーム/秒，デバイス留置あるいはバルーン拡張などの治療操作記録7.5フレーム/秒を基本とし，体格や年齢を考慮して術者が決定した．従来の被ばくに関するデータ（照射時間［FT］，空気カーマ値［AK］，DAP）に加え，DAP/BWについて後方視的に比較検討を行った．A群，B群，C群ではほぼ全例で治療前に診断カテーテルを行っており，被ばくに関するデータは診断カテーテルに要したものも合わせて検討した．患者背景および被ばくに関するデータについては，正規性の検定を行ったのち，連続変数は平均値（±標準偏差）または，中央値［四分位範囲］で表記し，三群間の比較をKruscal–Wallis検定で行い，有意差を認めた際に，Holm法で調整した多重比較を追加で行った．割合の比較はカイ2乗検定で行った．B群については介入病変数，3DRA施行例，主要体肺動脈側副血行（major aortopulmonary collateral artery: MAPCA）症例についても検討し，DAP/BWに影響を与える因子について重回帰分析を行った．D群については，年代ごとの疾患構成と被ばく線量との関係についても検討した．また，両側p値0.05未満を統計学的有意差ありとした．統計解析にはJMP Ver14.0.0を使用した．

本研究は当施設の倫理委員会の承認を得た（倫理委員会承認番号：33）．

結果

最初に，被ばく線量モニタリングとしてのDAP/BWの有用性の検討として，EDとDAPおよびDAP/BW，月齢との関係をFig. 1に示した．EDはDAP/BWと強い相関関係を示し（r＝0.93，p＜0.001），DAPは月齢と相関関係にあったが（r＝0.61, p＜0.001），DAP/BWは月齢との相関はなかった（r＝−0.13, p＝0.042）．

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Fig. 1 Upper: Scatter plots of effective dose and DAP or DAP/BW; Lower: Scatter plots of age and DAP or DAP/BW by using a semi-log scale

ED, effective dose; DAP, dose area product; DAP/BW, dose area product per body weight; r, pearson’s correlation coefficient

続いて，年代別の心臓カテーテル治療ごとの被ばく線量に関する検討結果を以下に示す.

患者背景

患者背景をTable 2に示した．A群，B群では期間ごとに性別，年齢，体格とも差は認めなかったが，C群，R群は年代ごとに性差を認めた．C群，D群では期間③で年齢が高く，その影響で体重，体表面積も大きかった．また，年代が進むとともにD群の割合が減少しカテーテルインターベンションの割合が増加した．

Table 2 Patients characteristics
Variable	Statistic/Level	Period 1(n＝949)	Period 2(n＝1,208)	Period 3 (n＝600)	p
Group A (n＝107)	n	33(3.5％)	47(3.9％)	27(4.5％)
Sex	Male/Female	23/10	33/14	15/12	0.39
Age(year)	Median [IQR]	8.7 [5.2–11.3]	7.3 [6.2–10.0]	7.5 [5.6–13.0]	0.89
Body Weight(kg)	Median [IQR]	24.1 [17.1–36.3]	22.2 [18.6–29.2]	23.1 [18.2–35.4]	0.78
Body Surface Area(m²)	Median [IQR]	0.93 [0.71–1.24]	0.84 [0.76–1.06]	0.91 [0.74–1.29]	0.70
Group B (n＝117)	n	30(3.2％)	51(4.2％)	36(6.0％)
Sex	Male/Female	11/19	27/24	16/20	0.35
Age(year)	Median [IQR]	3.7 [1.9–6.1]	2.9 [1.4–7.4]	3.6 [2.1–7.0]	0.85
Body Weight(kg)	Median [IQR]	12.6 [9.3–18.3]	11.0 [7.9–19.4]	10.8 [8.5–17.9]	0.94
Body Surface Area(m²)	Median [IQR]	0.56 [0.43–0.77]	0.51 [0.39–0.78]	0.50 [0.42–0.77]	0.98
Group C (n＝395)	n	104(11.0％)	179(14.8％)	112(18.7％)
Sex	Male/Female	53/51	67/112	39/73	0.03^‡
Age(year)	Median [IQR]	1.6 [1.0–2.7]	1.9 [1.2–3.2]	1.9 [1.9–7.5]	0.032^†
Body Weight(kg)	Median [IQR]	9.2 [7.7–10.7]	8.9 [7.2–11.5]	9.8 [8.2–13.8]	0.021^†‡
Body Surface Area(m²)	Median [IQR]	0.43 [0.37–0.49]	0.43 [0.36–0.52]	0.46 [0.39–0.60]	0.027^†‡
Group D (n＝1,918)	n	723(76.2％)	836(69.2％)	359(59.8％)
Sex	Male/Female	400/323	478/358	211/148	0.53
Age(year)	Median [IQR]	2.3 [0.6–6.2]	2.9 [0.6–7.0]	4.0 [1.3–8.3]	＜0.001*^†‡
Body Weight(kg)	Median [IQR]	10.4 [6.4–18.5]	11.9 [6.7–20.1]	14.4 [8.6–22.6]	＜0.001*^†‡
Body Surface Area(m²)	Median [IQR]	0.47 [0.33–0.75]	0.53 [0.34–0.79]	0.61 [0.41–0.89]	＜0.001^†‡
Group R (n＝220)	n	59(6.2％)	95(7.9％)	66(11.0％)
Sex	Male/Female	35/24	37/58	35/31	0.03*
Age(year)	Median [IQR]	11.2 [5.8–14.4]	11.9 [7.2–15.6]	11.8 [7.5–16.8]	0.27
Body Weight(kg)	Median [IQR]	31.5 [19.4–47.8]	35.7 [21.0–49.4]	38.1 [23.3–52.5]	0.36
Body Surface Area(m²)	Median [IQR]	1.12 [0.72–1.44]	1.22 [0.82–1.44]	1.29 [0.90–1.53]	0.34
IQR, interquartile range; Significant difference in multiple comparisons(corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

手技ごとの被ばくに関するデータの変化

従来の被ばくに関するデータの結果をTable 3, DAP/BWの結果をFig. 2に示した．欠損値は期間①; 5.8％，②; 5.7％，③; 3.5％だった．A群では，FTは年代とともに増加傾向だったが（① vs ②: p＝0.021，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.0023），AK, DAPは年代ごとに差は認めなかった．一方でDAP/BWは期間③で低く，期間②と③の間に有意差を認めた（② vs ③: p＝0.037）．B群は全てのパラメーターにおいて期間③で高い傾向にあり，DAP/BWは期間①と②，期間①と③で有意差を認めた（AK：① vs ③: p＜0.001, FT：① vs ③: p＝0.0025，② vs ③: p＝0.0032, DAP：① vs ③: p＝0.004, DAP/BW：① vs ②: p＝0.014，① vs ③: p＜0.001,）．年代ごとの変化の詳細については後述する．C群では，AK, FTは期間③で高かったが（AK：① vs ③: p＝0.0013，② vs ③: p＝0.0025, FT：① vs ②: p＝0.0043，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.001），DAP, DAP/BWは差を認めなかった．D群は全てのパラメーターで期間③で高い傾向にあり，DAP/BWは期間①と②，①と③の間で有意差を認めた（AK：① vs ②: p＜0.001，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＜0.001, FT：① vs ②: p＜0.001，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.001, DAP：① vs ②: p＜0.001，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＜0.001, DAP/BW：① vs ②: p＜0.001，① vs ③: p＜0.001）．R群では，年代とともに全てのパラメーターが減少傾向で，DAP/BWは有意に減少していた（AK：① vs ②: p＝0.0093，① vs ③: p＜0.001，② vs ③:p＝0.0016, FT：① vs ②: p＜0.001，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.0015, DAP：① vs ②: p＝0.0021，① vs ③: p＝0.0039, DAP/BW：① vs ②: p＝0.006，① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.0075）．

Table 3 Comparisons of conventional parameters by period in each group
Variable	Statistic/Level	Period 1	Period 2	Period 3	p
Group A
AK (mGy)	Median [IQR]	19.5 [10.0–45.3]	18.0 [14.0–26.0]	20.0 [14.0–26.0]	0.72
FT (min)	Median [IQR]	12.0 [8.6–17.1]	15.2 [12.3–20.0]	20.0 [16.7–27.0]	＜0.001*^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	302 [183–529]	300 [225–474]	243 [157–456]	0.55
Group B
AK (mGy)	Median [IQR]	177.5 [118.0–212.0]	203.0 [133.0–422.0]	277.5 [169.0–428.0]	0.0081^†
FT (min)	Median [IQR]	39.0 [27.5–54.4]	43.2 [29.4–51.8]	51.5 [41.0–72.4]	0.0025^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	967 [685–1275]	1174 [778–2523]	1567 [798–2632]	0.016^†
Group C
AK (mGy)	Median [IQR]	92.0 [68.0–131.8]	96.0 [66.0–142.0]	116.5 [79.5–184.8]	0.0019^†‡
FT (min)	Median [IQR]	34.5 [24.0–46.0]	40.0 [28.3–53.3]	48.6 [34.1–68.0]	＜0.001*^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	596 [384–831]	554 [375–942]	672 [461–1078]	0.068
Group D
AK (mGy)	Median [IQR]	63.0 [41.0–95.0]	75.0 [51.0–125.6]	102.5 [59.0–178.8]	＜0.001*^†‡
FT (min)	Median [IQR]	13.0 [8.5–19.1]	15.5 [10.8–23.0]	16.5 [11.1–26.5]	＜0.001*^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	433 [229–715]	504 [278–908]	646 [339–1202]	＜0.001*^†‡
Group R
AK (mGy)	Median [IQR]	203.0 [100.5–335.0]	102.0 [71.0–153.0]	65.0 [19.0–136.0]	＜0.001*^†‡
FT (min)	Median [IQR]	23.6 [16.2–35.0]	13.3 [10.3–20.9]	8.1 [4.4–16.1]	＜0.001*^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	1856 [792–2901]	980 [557–1587]	690 [212–1443]	0.0065*^†
AK, air kerma; DAP, dose area product; FT, fluoroscopy time; IQR, interquartile range; Significant difference in multiple comparisons (corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

Fig. 2 Box and whisker plots of the DAP/BW by period in each group

DAP/BW, dose area product per body weight; Significant difference in multiple comparisons(corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

B群における年代ごとの変化

次に，B群における病変数と，MAPCA症例，3DRA施行の有無による被ばく線量の変化について述べる．それぞれの年代の特徴をTable 4に示した．1回のセッションで介入する病変数，MAPCAを有する症例の割合は年代とともに増加傾向だった．期間②より開始した3DRAの件数は増加傾向だった．年代ごとの被ばくに関するデータの比較をTable 5に示した．MAPCA症例ではDAPは年代ごとに差は認めなかったが，AK, FTは期間③で高い傾向にあり，（AK：① vs ③: p＝0.009，② vs ③: p＝0.0068, FT：① vs ③: p＝0.0013），DAP/BWは年代とともに有意に増加した（DAP/BW：① vs ③: p＜0.001，② vs ③: p＝0.017）．MAPCAのない例では全てのパラメーターで年代ごとの差はなかった．従来の二方向からの造影（2DA）のみで施行した例では，DAPは年代ごとに差を認めなかったが，AK, FT, DAP/BWは増加傾向だった（AK：① vs ③: p＝0.0018, FT：① vs ③: p＝0.0071，② vs ③: p＝0.0017, DAP/BW：① vs ③: p＝0.0042）．3DRAを施行した例では有意差を認めなかったものの，DAP/BWは期間③で低下傾向だった．その他のパラメーターは差を認めなかった．期間②，③で2DAと3DRAのDAP/BWの比較をしたところ，それぞれの期間で有意差は認めなかったものの，期間②では3DRAのほうが高かったのに対し，期間③では3DRAのほうが低かった．

Table 4 Detailed characteristics of patients in group B in each period
Variable	Statistic	Period 1 (n＝30)	Period 2 (n＝51)	Period 3 (n＝36)	p
Age(years)	mean[IQR]	3.6[1.9–6.1]	2.9[1.4–7.4]	3.6[2.1–7.0]	0.85
Lesion number	1	16(53.3％)	19(37.3％)	8(22.2％)	0.033^†
Lesion number	≥2	14(46.7％)	32(62.7％)	28(77.8％)	0.033^†
MAPCA	＋	15(50％)	26(51.0％)	23(63.9％)	0.41
MAPCA	−	15(50％)	25(49.0％)	13(36.1％)	0.41
Angiography	2DA	30(100％)	43(84.3％)	23(63.9％)	＜0.001*^†‡
Angiography	3DRA	0(0％)	8(15.7％)	13(36.1％)	＜0.001*^†‡
IQR, interquartile range; MAPCA, major aortopulmonary collateral artery; 2DA, two dimensional angiography; 3DRA, three dimensional rotational angiography; Significant difference in multiple comparisons (corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

Table 5 Comparisons of radiation exposure parameters by period in group B
Variable	Statistic/Level	Period 1	Period 2	Period 3	p
MAPCA＋
AK (mGy)	Median [IQR]	181.0 [119.0–212.0]	187.5 [132.5–282.3]	293.0 [175.0–480.0]	0.0069^†‡
FT (min)	Median [IQR]	33.9 [30.5–48.3]	45.1 [37.8–51.6]	60.7 [42.2–81.2]	0.017^†
DAP (μGym²)	Median [IQR]	1128 [724–1281]	1160 [730–2242]	2051 [873–2827]	0.062
DAP/BW (μGym²/kg)	Median [IQR]	75.7 [48.7–101.9]	100.6 [74.3–126.9]	128.7 [101.9–201.1]	＜0.001^†‡
MAPCA−
AK (mGy)	Median [IQR]	174.0 [104.0–225.0]	266.0 [126.0–547.5]	205.0 [125.5–399.0]	0.12
FT (min)	Median [IQR]	41.0 [24.0–60.0]	34.0 [26.7–54.8]	46.5 [36.1–62.0]	0.14
DAP (μGym²)	Median [IQR]	931 [530–1171]	1190 [723–2929]	1477 [551–1764]	0.095
DAP/BW (μGym²/kg)	Median [IQR]	93.7 [64.4–106.0]	131.5 [73.5–215.7]	94.6 [68.3–143.7]	0.21
2DA
AK (mGy)	Median [IQR]	177.5 [118.0–212.0]	184.0 [119.0–401.0]	303.0 [172.0–569.0]	0.0013^†
FT (min)	Median [IQR]	39.0 [27.5–54.4]	43.2 [29.5–57.0]	58.3 [39.5–73.4]	0.015^†‡
DAP (μGym²)	Median [IQR]	967 [685–1275]	1125 [671–2105]	1519 [705–4078]	0.10
DAP/BW (μGym²/kg)	Median [IQR]	76.8 [50.5–103.0]	100.5 [70.6–141.4]	121.5 [75.9–183.3]	0.015^†
3DRA
AK (mGy)	Median [IQR]		292.5 [209.5–696.5]	265.0 [163.0–377.0]	0.28
FT (min)	Median [IQR]		38.2 [29.6–51.1]	47.8 [42.6–66.8]	0.082
DAP (μGym²)	Median [IQR]		1964 [1515–3746]	1924 [860–2763]	0.43
DAP/BW (μGym²/kg)	Median [IQR]		139.4 [110.8–192.2]	104.9 [94.5–183.7]	0.38
AK, air kerma; DAP, dose area product; FT, fluoroscopy time; IQR, interquartile range; MAPCA, major aortopulmonary collateral artery; Significant difference in multiple comparisons (corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

DAP/BWに影響を与える因子について検討するため，年齢，病変数，MAPCAの有無，3DRA施行の有無について検討した．単変量解析では病変数，3DRA施行の有無で有意差を認めたが（Table 6），重回帰分析ではDAP/BWに影響を与える因子は病変数のみだった（Table 7）．

Table 6 Univariate analysis of DAP/BW in group B
Variable	Statistic[n]	DAP/BW(μGym²/kg)	IQR	p
Age(years)	＜1 [21]	86.7	70.6–125.9	0.30
Age(years)	≥1 [96]	104.4	71.8–165.3	0.30
Lesion number	1 [43]	94.3	57.6–131.4	0.021
Lesion number	≥2 [74]	109.3	80.2–174.8	0.021
MAPCA	＋ [64]	103.5	75.7–139.6	0.96
MAPCA	− [53]	100.9	70.3–164.0	0.96
Angiography	2DA [96]	97.8	69.6–134.6	0.044
Angiography	3DRA [21]	120.9	98.2–183.7	0.044
DAP/BW, dose area product/body weight; IQR, interquartile range; MAPCA, major aortopulmonary collateral artery; 2DA, two dimensional angiography; 3DRA, three dimensional rotational angiography

Table 7 Multiple regression analysis of DAP/BW in group B
Variable		B	β	95％ CI	p
Age(years)		−1.21	−0.06	−4.77–2.36	0.50
Period	2	8.44	0.09	−9.43–0.09	0.35
Period	3	16.42	0.17	−4.65–0.17	0.13
Lesion number		16.29	0.21	2.17–30.41	0.024
MAPCA		−6.46	−0.09	−20.04–7.11	0.35
3DRA		5.85	0.06	−13.14–24.85	0.54
B, partial regression coefficient; β, standard partial regression coefficient; CI, confidence interval; MAPCA, major aortopulmonary collateral artery; 3DRA, three dimensional rotational angiography

D群における疾患構成の変化

D群における年代別の診断名をTable 8に示した．年代とともに，ASDや心室中隔欠損症（VSD）などといった単純な疾患の割合が減少した．DAP/BW（μGym²/kg）についてASD・VSDと，その他の疾患を比較したところ，ASD・VSDは36.2［27.8–47.7］だったのに対し，その他の疾患では45.8［32.7–66.5］（p＜0.001）だった．

Table 8 Diagnoses of group D in each period
Diagnosis	Period 1 (n＝723)	Period 2 (n＝836)	Period 3 (n＝359)	p
Kawasaki Disease	30(4.1％)	60(7.2％)	44(12.3％)	＜0.001*^†‡
VSD	136(18.8％)	128(15.3％)	38(10.6％)
ASD	36(5.0％)	28(3.4％)	7(2.0％)
AVSD	38(5.3％)	41(4.9％)	18(5.0％)
TOF	67(9.3％)	56(6.7％)	28(7.8％)
PAVSD(MAPCA)	57(7.9％)	54(6.5％)	18(5.0％)
Single Ventricle	158(21.9％)	221(26.5％)	95(26.5％)
Others	201(27.9％)	248(29.7％)	111(30.9％)
ASD, atrial septal defect; AVSD, atrioventricular septal defect; MAPCA, major aortopulmonary collateral artery; PAVSD, pulmonary atresia with ventricular septal defect; TOF, tetralogy of Fallot; VSD, ventricular septal defect; Significant difference in multiple comparisons (corrected for the holm method): *, period 1 and 2; ^†, period 1 and 3; ^‡, period 2 and 3

考察

DAP/BWを中心とした被ばく線量モニタリングの有用性

小児は成人と比較し放射線感受性が高く，余命が長いため，成人に比べて放射線被ばくによる影響が大きく，放射線により誘発されるがんは，年齢依存性とされる^5）．一方で，診断用放射線などの低線量被ばくと小児がんとの関係性は明らかになっていない^6）．よって，明確なエビデンスが存在しない以上，小児心臓カテーテルに携わる医療者は，As low as reasonably achievable＝ALARAの原則に従って，診断や治療の質を向上しつつ，患者被ばくの低減に努めるべきである^1）．日本先天性心疾患インターベンション学会レジストリーでは，小児心臓カテーテルインターベンションにおける患者被ばくに関する項目としてAK, DAP, FTが登録されている^7）．AKはX線を照射された空気が，二次電子の運動エネルギーとして，単位質量あたりどれだけのエネルギーを受け取るかに基づいて定義される線量であり，組織吸収線量の近似値として用いられる．心臓カテーテル検査においては，使用するX線装置における患者の皮膚吸収線量を評価するための測定位置として，患者照射基準点であるアイソセンタからX線管焦点方向に15 cm近づいた基準軸上の点における線量を把握することにより，患者の皮膚入射線量を間接的に把握する指標であり，単位はGyを用いる．皮膚入射線量は主に放射線による皮膚障害への影響を評価するために用いられる線量である．DAPは患者の皮膚面において患者が存在しないであろう場合を仮定した空気カーマの照射野内積分で定義される量であり，単位はGy·cm²で表される^8）．AK, DAPは同様の手技において体格が大きいほど照射面積も大きくなるため，値が大きくなる．対象とする患者の年齢や体格の違いの影響を受けるため，小児において年代ごとや施設間でAK, DAPを比較する場合，解釈には注意を要する．個人の低線量被ばくによる発がんおよび遺伝的影響のリスクを考慮する上では，EDが重要である^3）．心臓カテーテルにおけるEDは，PCXMC（STUK社）などのモンテカルロシミュレーションを用いたソフトウェアを使用すれば算出可能であるが，Cアームの位置を変えるごとに変化するX線管焦点−受像間面積距離や，受像面の幅と高さなど複数の項目を入力する必要があり^9），日常臨床での使用は現実的でない．正面および側面から照射した場合のDAP値よりEDを推定することができると言われており，Table 1に示した年齢ごとの変換係数にDAPを掛けることで算出される^3, 4）．正面および側面像のみを使用した場合，心臓カテーテルによるEDはそれぞれ算出したEDを足し合わせることで求められる．今回の検討では，正面および側面像のみ照射を行った症例については月齢に依存せず強い相関関係を認めた．KobayashiらはDAP/BWは年齢の影響を受けないため小児心臓カテーテルにおいて最も信頼できる被ばく線量の指標であり，施設内または施設間での比較が可能であると報告した^2）．実際に欧米では小児心臓カテーテルにおける被ばくの層別化のための評価ツールとしてDAP/BWが使用されており^10），DAP/BWによる被ばく線量のモニタリングは簡便かつ有用であると思われる．

手技ごとの被ばく低減の取り組みとその効果

A群，R群では年代とともに被ばく線量は低減した．当院では，ASD症例において，2017年よりCMRによるenface imagingの撮像を行うことでより適切なサイジングバルーンの推定が術前から可能となり^11），バルーンサイジング中のシネ撮像を最小限で行えるようになってきた．また，閉塞栓留置後の造影は施行していないため，手技中の被ばくは透視によるものがほとんどで，低パルス透視の効果が得られやすかったと考えられた．一方で，A群では，FTが年代とともに増加していた．これは，若手医師が増加し研修・教育的操作の時間が増加したことなどが原因と推測される．DAP/BWは減少しており，被ばく線量を低減することができたと言える．

R群における被ばく線量の低減に寄与した最も重要な要因として，2012年より心腔内エコーを用いたジオメトリーの作成を開始し，ジオメトリー作成中の透視がほぼ不要となったことが挙げられる．加えて，2019年にはソフトウェアのバージョンアップによりマッピング作成の精度が向上したことが更なる被ばく低減につながったと考えられた．

C群では年代ごとの被ばく線量は大きく変わらなかった．年代ごとに複数の血管や，複雑な走行をした血管に対し塞栓を行う症例が増加したため，FTが増加傾向だった．一方で，ハイドロゲルコイルなど，コイルの塞栓力の向上により効率の良い塞栓が行えるようになったことや^12），低パルス透視の使用により被ばく線量の増加を抑制できたと考えられた．

B群とD群では年代とともに被ばく線量が増加傾向を示した．B群では病変数が最も被ばく線量に影響を与えることが示された．当院では，前述のようにパルス透視，撮影フレームを最低限とするほか，複数回，バルーン拡張を行う際は，透視のみを使用し，シネ撮像の回数を減らすなどの工夫を行ってきたが，年代とともに1セッションで介入する病変数が増加したことや，介入する病変や血管の走行が複雑化したことによりアプローチが困難な症例が増加し，透視時間や造影の回数が増加したことで被ばく線量が増加したと考えられた．3DRAは2DAと比較し広角的，立体的な画像構築により，より客観的な診断，評価に寄与する可能性があり，我々は2013年から3DRAを用いたBAPを開始し2015年にその有用性を報告した^13）．その後の症例の積み重ねにより，近年では2DAよりも被ばく線量は低下傾向となった．今後，3DRAの活用により更なる被ばく低減効果が期待される．

D群では心臓超音波やCMRの進歩により年代とともにASDやVSDなどの心内構造が単純な疾患における診断カテーテルが減少したため，相対的に被ばく線量が増加したと考えられた．診断カテーテルでは手技時間がインターベンションよりも短く，透視よりも造影時のシネ撮像による被ばくの影響が大きいため，低パルス透視の効果が得られにくかったことも要因の一つと考えられた．

被ばく低減における課題と今後の展望

当院では，1. 患者を適切な位置に配置すること（Flat Panel Detector（FPD）を近づける，X線管から被写体を離すなど），2. 診断や治療に不要な造影を避けること，3. 付加フィルターの使用，4. 照射野を絞ること，5. 低パルス透視（4パルス/秒）を積極的に行うことで小児心臓カテーテルにおける被ばく低減に努めてきた．また，他のモダリティの発展により診断カテーテルの省略や，透視，造影の使用を減少させることができた．一方で複雑な心内構造や血管病変を持つ症例が増加傾向であり，特にB群では被ばく低減の効果を得ることができなかった．Fig. 2に示した通り，期間③において，B群のDAP/BWは他の群より高く，A群の約12倍，C群の約1.6倍，D群の約2.5倍，R群の約5.7倍に上る．加えて，B群においては心臓カテーテル以外にも造影CT，シンチグラフィーなどの被ばくを伴う検査を術前，術後に複数回行う症例もあり，心臓カテーテルにおける被ばく低減の努力はB群を中心に今後も更に必要となる．次世代の撮像装置ではCアームのFPDに新素材のクリスタルシリコンを採用し，X線量に応じたノイズ低減処理が改良されるなど，被ばく低減技術が進歩し^14），小児心臓カテーテルにおいても被ばく低減効果が得られている^15）．また，術前に撮像した他のモダリティの画像をフュージョンできるものも多い．Gorecznyらは経皮的肺動脈弁留置術において，3DRAのフュージョンイメージングにより従来の2DAより被ばくの低減効果を認めたと報告しており^16），ソフトウェアや撮像装置の更新は重要である．しかしながら，それらは多額の費用がかかるため，現在使用中の撮像装置で実行可能な，グリッドを使用しないことや^17），術者への意識づけ^18），被ばく低減のためのプロトコールを作成するなどの努力を行うことは重要であり，実際に被ばく低減の効果が得られることが報告されている^19, 20）．

研究の限界

本研究では手技を行った術者の違いは考慮に入れていない．当院では，全ての年代で基本的に専攻医（または後期研修医）と指導医がペアとなり，専攻医が熟練度に合わせて指導医の指導のもと，カテーテル操作を行ってきた．

コイル塞栓においてはコイルの種類や数などについては検討していない．

結論

手技の簡略化と照射撮影方法の工夫でA群，R群では被ばく低減の効果を認めた．一方，B群では病変の複雑化により，D群では対象疾患の割合の変化により被ばく線量が増加した．DAP/BW中心の被ばく線量のモニタリングは治療ごとの患者被ばくの把握に重要で，更なる被ばく低減の取り組みによって得られた効果の指標となりうる．

謝辞Acknowledgments

本研究においてご意見をいただきました，医療法人あかね会土谷総合病院診療技術部放射線室　石橋徹先生にこの場を借りて厚く御礼申し上げます．

利益相反

日本小児循環器学会の定める利益相反に関する開示事項はありません．

著者の役割

真田和哉は研究計画の策定・遂行からデータ収集・分析・解釈までの論文作成全般に貢献した．金成海，石垣瑞彦は研究の着想，論文の構想，データの収集，結果の解釈に貢献した．

小山雅司は放射線専門医の立場から重要な知的内容に関わる校閲に貢献した．佐藤慶介，芳本潤，満下紀恵，新居正基，田中靖彦は重要な知的内容に関わる校閲に貢献した．

付記

本論文の要旨は第31回日本Pediatric Interventional Cardiology学会学術集会(2020年1月，那覇)にて発表した．

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