觀察靶向藥物氯化鐳(223RaCl2)外照射劑量

趙光宇，邸麗娟，孫宏偉，閆 平，張建華，佟正灝，范 巖

(北京大學第一醫院核醫學科，北京 100034)

我國前列腺癌發病率及死亡率近年均呈快速上升趨勢[1]，骨骼是其最常轉移部位之一，可出現骨痛、病理性骨折及脊髓受壓等伴隨癥狀[2-3]。223Ra可發射α射線(物理半衰期為11.4天)，伴有高線性能量轉移(約80 keV/μm)，能引起腫瘤細胞DNA斷裂并致細胞死亡。α粒子路徑范圍(<100 μm)較短，可最大限度地避免損傷周圍正常組織[4-5]。目前氯化鐳(223RaCl2)是用于治療去勢抵抗性、有癥狀骨轉移和無已知內臟轉移前列腺癌的放射性藥物，經靜脈注射進入人體后，通過模擬鈣與骨礦物質羥基磷灰石于病灶處形成復合物沉積而發揮輻射治療作用[6-7]；但223Ra衰變會產生能量各異的α、β、γ射線，增加防護難度。本研究檢測不同距離處及不同防護方案下223RaCl2外照射當量劑量率(equivalent dose rate， EDR)，評估其對核醫學工作人員的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器223RaCl2注射液活性部分為223Ra的二價陽離子(223Ra2+)，放射性濃度為1 100 kBq/ml(30 μCi/ml)；每瓶6 ml，總放射性活度為2 775 kBq(75 μCi)。對比顯像劑包括日常操作劑量925 MBq(25 mCi)99Tcm-MDP和185 MBq(5 mCi)18F-FDG。以Medcom Inspector ALERT輻射劑量儀檢測射α、β、γ和X射線，其能量靈敏度如下：γ射線低至10 keV，β射線低至0.16 MeV，α射線低至2 MeV；操作量程為0.01～1 100 μSv/h。

1.2 測定外照射 采用劑量率模式測量α、β及γ射線。分別以無屏蔽、有機玻璃(厚度1 cm)屏蔽、鉛罐(厚度3 mm)屏蔽、有機玻璃+鉛罐屏蔽4種方案處理含有75 μCi223RaCl2注射液的青霉素小瓶，測量每種方案在距離其1、30、100 cm處外照射EDR。另將25 mCi99Tcm-MDP和5 mCi18F-FDG分別置于鉛當量為5、10 mm的注射器針套內，測量1、30、100 cm處外照射EDR。每種方案均測量10次，并計算均值及標準差(圖1)。

圖1 測量不同防護方案在不同距離處外照射EDR設計圖

1.3 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，采用單因素方差分析比較各方案外照射EDR的差異，兩兩比較采用LSD法。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

相同距離下，鉛罐與有機玻璃+鉛罐屏蔽外照射EDR差異無統計學意義(P均>0.05)，其他各屏蔽方案下外照射EDR差異均有統計學意義(P均<0.05)，不同屏蔽方案的屏蔽效果的差異在距離1、30 cm處較為明顯；而在距離100 cm處，各方案外照射EDR差異雖有統計學意義(P均<0.05)，但均已接近本底，尤以鉛罐及有機玻璃+鉛罐屏蔽效果最佳。見表1。

相同方案下，距離30、100 cm處的外照射EDR均較距離1 cm處顯著降低(P均<0.05)；距離100 cm處，無屏蔽及有機玻璃屏蔽外照射EDR較距離30 cm處降低(P均<0.05)。見表1。

表1 223RaCl2不同防護方案在不同距離處外照射EDR比較(μSv/h，n=10)

距離1、30 cm處，于鉛罐屏蔽防護下，操作223RaCl2所產生的外照射EDR[(10.83±0.61)μSv/h、(0.60±0.06)μSv/h]均顯著低于日常操作18F-FDG[>1 100 μSv/h(以1 100 μSv/h統計)、(151.72±3.81)μSv/h]和99Tcm-MDP[(45.29±1.24)μSv/h、(2.47±0.07)μSv/h]所受外照射劑量(F=5 975 588.77、12 472.02，P均<0.05)。

3 討論

223Ra衰變過程較為復雜，最后會成為鉛的穩定同位素207Pb[8]；其在衰變過程中發射的總能量為28.2 MeV，其中95.3%來自α射線，3.6%來自β射線，1.1%來自γ射線和X射線。223Ra及其衰變產物均會產生γ射線，其中223Ra能峰主要位于81～84 keV和269 keV(豐度分別為41.0%和13.6%)，其他主要衰變產物219Rn能峰位于271 keV和402 keV(豐度分別為9.9%和6.5%)，211Pb能峰位于405 keV和427 keV(豐度分別為3.8%和1.4%)，211Bi能峰位于351 keV(豐度為13%)。上述衰變過程導致防護223Ra難度增加。

核醫學工作人員在操作未密封的放射源時，一般面臨內部污染和外部輻射兩種暴露風險；其中，吸入和皮膚污染是主要的內部污染。STABIN等[9]報道，工作人員暴露在223Ra污染環境下(270 μCi的223RaCl2注射液灑于地面)時，通過呼吸和皮膚吸收的內照射劑量遠低于有效劑量限值，故需要進一步研究223Ra對核醫學工作人員的外部照射風險。外照射所產生的輻射劑量與藥物放射性活度、射線接觸時間、與輻射源距離、受照組織放射敏感性、輻射種類及能量等因素有關，其中的輻射劑量與放射源活度和接觸時間成正比、與距輻射源距離的平方成反比。

本研究顯示，223RaCl2外照射劑量在距離100 cm處接近本底，外照射EDR主要集于距離1、30 cm處，1 cm處照射范圍主要為手部，30 cm處主要為軀干部。假設臨床給藥時，工作人員需花費2 min抽取青霉素小瓶中的藥物(放射性劑量6 MBq)、1 min用于處理注射器(放射性劑量3.5 MBq)，其所受輻射劑量率分別為4.8 mGy/(min·MBq)及0.6 mGy/(min·MBq)，每次操作約受41 μSv劑量輻射[10]。無屏蔽狀況下，在距離1 cm處，75 μCi的223RaCl2外照射EDR約329.61 μSv/h，其輻射能量主要來自α和β射線。223Ra發射α射線輻射能量(5 434.6～8 026.5 keV)，射程距離為3.6～7.3 cm，故其生物學效應主要集中于此范圍內；此時α和β射線產生的電離作用可直接作用于活性大分子，導致其化學鍵斷裂或通過脂質過氧化作用損傷細胞膜、線粒體膜、核膜及溶酶體膜等結構。此外，射線也可作用于體內的水分子而產生氧化自由基，造成蛋白質失活、糖鏈斷裂及DNA損傷。本研究結果顯示，在距離1 cm處，以工作人員處理藥物時間為5 min計算，無屏蔽下每次操作所受輻射劑量約31 μSv，與前述研究[10]相近，雖遠低于國家職業照射的劑量約束值5 mSv/a(HJ 1188-2020)，但仍提示臨床工作人員需要注意防護。

本研究發現，在近距離處(1、30 cm)采用鉛罐屏蔽操作223RaCl2所產生的外照射EDR明顯低于日常操作18F-FDG和99Tcm-MDP所受外照射劑量；在30 cm處、無防護狀態下223RaCl2外照射EDR約8.26 μSv/h，而在100 cm處EDR則接近本底，為0.47 μSv/h——伴隨距離增加，α和β衰變造成的輻射作用減弱而γ射線作用明顯，而γ射線能峰分散且占比小，故總體輻射劑量明顯降低。

距離1 cm處，采用有機玻璃、鉛罐、有機玻璃+鉛罐3種屏蔽防護措施后的223RaCl2EDR均較無防護狀態下顯著降低，分別為76.74、10.83、7.83 μSv/h，提示即使單純應用有機玻璃亦可帶來明顯屏蔽作用，而增加屏蔽防護必要且有效。鉛罐及有機玻璃+鉛罐的防護效果最佳，二者差異不明顯，均可進一步明顯降低距離放射源30 cm處的223RaCl2輻射劑量率，而有機玻璃防護方案的EDR仍高于其他2種方案；距離放射源100 cm處3種方案223RaCl2EDR均已接近本底，表明此處工作人員及患者無需特殊防護，與AMIN等[11]的結果相符，即223RaCl2輻射主要集中于1 cm處，工作人員在該處操作時應施加足夠的防護。

綜上，223Ra對工作人員外輻射劑量低于國家標準，使用安全。由于223RaCl2發射的α、β射線的輻射作用主要集中于30 cm內，對近距離操作者仍可產生少量輻射，故建議使用鉛注射器針套，以減少手部外照射。根據臨床方案中55 kBq(1.49 μCi)/kg體質量的注射劑量，本研究使用223Ra劑量略小于臨床實際注射劑量，可能導致輻射劑量小于實際值，有待今后加以改進。