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(yī)院核醫(yī)學科，北京 100034)

我國前列腺癌發(fā)病率及死亡率近年均呈快速上升趨勢[1]，骨骼是其最常轉(zhuǎn)移部位之一，可出現(xiàn)骨痛、病理性骨折及脊髓受壓等伴隨癥狀[2-3]。223Ra可發(fā)射α射線(物理半衰期為11.4天)，伴有高線性能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移和無已知內(nèi)臟轉(zhuǎn)移前列腺癌的放射性藥物，經(jīng)靜脈注射進入人體后，通過模擬鈣與骨礦物質(zhì)羥基磷灰石于病灶處形成復合物沉積而發(fā)揮輻射治療作用[6-7]；但223Ra衰變會產(chǎn)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(yī)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(nèi)，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(tǒng)計學分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)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(tǒng)計學意義。

2 結(jié)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)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(wěn)定同位素207Pb[8]；其在衰變過程中發(fā)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(chǎn)物均會產(chǎn)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(chǎn)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(yī)學工作人員在操作未密封的放射源時，一般面臨內(nèi)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(nèi)部污染。STABIN等[9]報道，工作人員暴露在223Ra污染環(huán)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(nèi)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(yī)學工作人員的外部照射風險。外照射所產(chǎn)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(guān)，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(fā)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(nèi)；此時α和β射線產(chǎn)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(zhì)過氧化作用損傷細胞膜、線粒體膜、核膜及溶酶體膜等結(jié)構(gòu)。此外，射線也可作用于體內(nèi)的水分子而產(chǎn)生氧化自由基，造成蛋白質(zhì)失活、糖鏈斷裂及DNA損傷。本研究結(jié)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(yè)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(fā)現(xiàn)，在近距離處(1、30 cm)采用鉛罐屏蔽操作223RaCl2所產(chǎn)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(tài)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(tài)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(jié)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(fā)射的α、β射線的輻射作用主要集中于30 cm內(nèi)，對近距離操作者仍可產(chǎn)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(jù)臨床方案中55 kBq(1.49 μCi)/kg體質(zhì)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。