观察靶向药物氯化镭(223RaCl2)外照射剂量

赵光宇，邸丽娟，孙宏伟，闫 平，张建华，佟正灏，范 岩

(北京大学第一医院核医学科，北京 100034)

我国前列腺癌发病率及死亡率近年均呈快速上升趋势[1]，骨骼是其最常转移部位之一，可出现骨痛、病理性骨折及脊髓受压等伴随症状[2-3]。223Ra可发射α射线(物理半衰期为11.4天)，伴有高线性能量转移(约80 keV/μm)，能引起肿瘤细胞DNA断裂并致细胞死亡。α粒子路径范围(<100 μm)较短，可最大限度地避免损伤周围正常组织[4-5]。目前氯化镭(223RaCl2)是用于治疗去势抵抗性、有症状骨转移和无已知内脏转移前列腺癌的放射性药物，经静脉注射进入人体后，通过模拟钙与骨矿物质羟基磷灰石于病灶处形成复合物沉积而发挥辐射治疗作用[6-7]；但223Ra衰变会产生能量各异的α、β、γ射线，增加防护难度。本研究检测不同距离处及不同防护方案下223RaCl2外照射当量剂量率(equivalent dose rate， EDR)，评估其对核医学工作人员的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器223RaCl2注射液活性部分为223Ra的二价阳离子(223Ra2+)，放射性浓度为1 100 kBq/ml(30 μCi/ml)；每瓶6 ml，总放射性活度为2 775 kBq(75 μCi)。对比显像剂包括日常操作剂量925 MBq(25 mCi)99Tcm-MDP和185 MBq(5 mCi)18F-FDG。以Medcom Inspector ALERT辐射剂量仪检测射α、β、γ和X射线，其能量灵敏度如下：γ射线低至10 keV，β射线低至0.16 MeV，α射线低至2 MeV；操作量程为0.01～1 100 μSv/h。

1.2 测定外照射 采用剂量率模式测量α、β及γ射线。分别以无屏蔽、有机玻璃(厚度1 cm)屏蔽、铅罐(厚度3 mm)屏蔽、有机玻璃+铅罐屏蔽4种方案处理含有75 μCi223RaCl2注射液的青霉素小瓶，测量每种方案在距离其1、30、100 cm处外照射EDR。另将25 mCi99Tcm-MDP和5 mCi18F-FDG分别置于铅当量为5、10 mm的注射器针套内，测量1、30、100 cm处外照射EDR。每种方案均测量10次，并计算均值及标准差(图1)。

图1 测量不同防护方案在不同距离处外照射EDR设计图

1.3 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用单因素方差分析比较各方案外照射EDR的差异，两两比较采用LSD法。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

相同距离下，铅罐与有机玻璃+铅罐屏蔽外照射EDR差异无统计学意义(P均>0.05)，其他各屏蔽方案下外照射EDR差异均有统计学意义(P均<0.05)，不同屏蔽方案的屏蔽效果的差异在距离1、30 cm处较为明显；而在距离100 cm处，各方案外照射EDR差异虽有统计学意义(P均<0.05)，但均已接近本底，尤以铅罐及有机玻璃+铅罐屏蔽效果最佳。见表1。

相同方案下，距离30、100 cm处的外照射EDR均较距离1 cm处显著降低(P均<0.05)；距离100 cm处，无屏蔽及有机玻璃屏蔽外照射EDR较距离30 cm处降低(P均<0.05)。见表1。

表1 223RaCl2不同防护方案在不同距离处外照射EDR比较(μSv/h，n=10)

距离1、30 cm处，于铅罐屏蔽防护下，操作223RaCl2所产生的外照射EDR[(10.83±0.61)μSv/h、(0.60±0.06)μSv/h]均显著低于日常操作18F-FDG[>1 100 μSv/h(以1 100 μSv/h统计)、(151.72±3.81)μSv/h]和99Tcm-MDP[(45.29±1.24)μSv/h、(2.47±0.07)μSv/h]所受外照射剂量(F=5 975 588.77、12 472.02，P均<0.05)。

3 讨论

223Ra衰变过程较为复杂，最后会成为铅的稳定同位素207Pb[8]；其在衰变过程中发射的总能量为28.2 MeV，其中95.3%来自α射线，3.6%来自β射线，1.1%来自γ射线和X射线。223Ra及其衰变产物均会产生γ射线，其中223Ra能峰主要位于81～84 keV和269 keV(丰度分别为41.0%和13.6%)，其他主要衰变产物219Rn能峰位于271 keV和402 keV(丰度分别为9.9%和6.5%)，211Pb能峰位于405 keV和427 keV(丰度分别为3.8%和1.4%)，211Bi能峰位于351 keV(丰度为13%)。上述衰变过程导致防护223Ra难度增加。

核医学工作人员在操作未密封的放射源时，一般面临内部污染和外部辐射两种暴露风险；其中，吸入和皮肤污染是主要的内部污染。STABIN等[9]报道，工作人员暴露在223Ra污染环境下(270 μCi的223RaCl2注射液洒于地面)时，通过呼吸和皮肤吸收的内照射剂量远低于有效剂量限值，故需要进一步研究223Ra对核医学工作人员的外部照射风险。外照射所产生的辐射剂量与药物放射性活度、射线接触时间、与辐射源距离、受照组织放射敏感性、辐射种类及能量等因素有关，其中的辐射剂量与放射源活度和接触时间成正比、与距辐射源距离的平方成反比。

本研究显示，223RaCl2外照射剂量在距离100 cm处接近本底，外照射EDR主要集于距离1、30 cm处，1 cm处照射范围主要为手部，30 cm处主要为躯干部。假设临床给药时，工作人员需花费2 min抽取青霉素小瓶中的药物(放射性剂量6 MBq)、1 min用于处理注射器(放射性剂量3.5 MBq)，其所受辐射剂量率分别为4.8 mGy/(min·MBq)及0.6 mGy/(min·MBq)，每次操作约受41 μSv剂量辐射[10]。无屏蔽状况下，在距离1 cm处，75 μCi的223RaCl2外照射EDR约329.61 μSv/h，其辐射能量主要来自α和β射线。223Ra发射α射线辐射能量(5 434.6～8 026.5 keV)，射程距离为3.6～7.3 cm，故其生物学效应主要集中于此范围内；此时α和β射线产生的电离作用可直接作用于活性大分子，导致其化学键断裂或通过脂质过氧化作用损伤细胞膜、线粒体膜、核膜及溶酶体膜等结构。此外，射线也可作用于体内的水分子而产生氧化自由基，造成蛋白质失活、糖链断裂及DNA损伤。本研究结果显示，在距离1 cm处，以工作人员处理药物时间为5 min计算，无屏蔽下每次操作所受辐射剂量约31 μSv，与前述研究[10]相近，虽远低于国家职业照射的剂量约束值5 mSv/a(HJ 1188-2020)，但仍提示临床工作人员需要注意防护。

本研究发现，在近距离处(1、30 cm)采用铅罐屏蔽操作223RaCl2所产生的外照射EDR明显低于日常操作18F-FDG和99Tcm-MDP所受外照射剂量；在30 cm处、无防护状态下223RaCl2外照射EDR约8.26 μSv/h，而在100 cm处EDR则接近本底，为0.47 μSv/h——伴随距离增加，α和β衰变造成的辐射作用减弱而γ射线作用明显，而γ射线能峰分散且占比小，故总体辐射剂量明显降低。

距离1 cm处，采用有机玻璃、铅罐、有机玻璃+铅罐3种屏蔽防护措施后的223RaCl2EDR均较无防护状态下显著降低，分别为76.74、10.83、7.83 μSv/h，提示即使单纯应用有机玻璃亦可带来明显屏蔽作用，而增加屏蔽防护必要且有效。铅罐及有机玻璃+铅罐的防护效果最佳，二者差异不明显，均可进一步明显降低距离放射源30 cm处的223RaCl2辐射剂量率，而有机玻璃防护方案的EDR仍高于其他2种方案；距离放射源100 cm处3种方案223RaCl2EDR均已接近本底，表明此处工作人员及患者无需特殊防护，与AMIN等[11]的结果相符，即223RaCl2辐射主要集中于1 cm处，工作人员在该处操作时应施加足够的防护。

综上，223Ra对工作人员外辐射剂量低于国家标准，使用安全。由于223RaCl2发射的α、β射线的辐射作用主要集中于30 cm内，对近距离操作者仍可产生少量辐射，故建议使用铅注射器针套，以减少手部外照射。根据临床方案中55 kBq(1.49 μCi)/kg体质量的注射剂量，本研究使用223Ra剂量略小于临床实际注射剂量，可能导致辐射剂量小于实际值，有待今后加以改进。