全身輻射后免疫器官、腎臟和甲狀腺損傷規(guī)律及PET-CT可對(duì)其損傷進(jìn)行快速評(píng)估.pdf

1、背景：
　　 目前，核技術(shù)發(fā)展迅速，并已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在核發(fā)電、農(nóng)業(yè)育種、物理探礦、輻射加工和滅菌、疾病治療、考古及科學(xué)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用，已取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，核技術(shù)應(yīng)用的安全性也明顯提高。但由于管理不善、違規(guī)操作規(guī)程等原因，發(fā)生核輻射事故并造成人員傷亡和環(huán)境污染的后果是災(zāi)難性的，如類似于蘇聯(lián)切爾諾貝利、美國三哩島及日本福島核泄露及日本廣島原子彈爆炸等。因

2、此，全世界都在為輻射防護(hù)做出不懈的努力，而輻射防護(hù)的的管理依然是建立在電離輻射與活體組織之間相互作用(1)及特異的生物劑量測定法上。為了應(yīng)對(duì)大規(guī)模輻射事故后傷員及時(shí)、合理及有效的救治，目前研究主要是集中在傷員所吸收的輻射劑量的測定。傳統(tǒng)輻射劑量測定法（外周血淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、雙著絲粒染色體測定、染色體過早濃縮、微核）存在耗時(shí)、費(fèi)力及非均一性等特點(diǎn)，而最新方法（遺傳學(xué)技術(shù)（體細(xì)胞突變血型糖蛋白A、次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶）、基因表達(dá)測

3、定法及蛋白標(biāo)記物（g-H2AX及C反應(yīng)蛋白））依然未得到統(tǒng)一的認(rèn)可。因此，有必要探索更簡單、準(zhǔn)確、高通量且能全面反映組織損傷程度的新方法。
　　 目的：
　　 這項(xiàng)研究主要是探討全身輻射后免疫器官、腎臟和甲狀腺的損傷規(guī)律及PET/CT可否對(duì)其損傷進(jìn)行快速評(píng)估，為臨床急性輻射病的診斷及救治提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 材料及方法：
　　 這項(xiàng)研究得到了南方醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物保護(hù)及使用委員會(huì)的批準(zhǔn)(Licensenumbe

4、rSCXK(Yue)2006-0015)。成年未閹割的西藏小型豬(體重21.16±5.54kg)由南方醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心提供并在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室條件下圈養(yǎng)，它們可以自由攝入食物和水。
　　 將48頭已麻醉（SumianxinⅡ:0.15mL/kg）的西藏小型豬按照輻射劑量隨機(jī)分成一個(gè)對(duì)照組(0Gy)和五個(gè)實(shí)驗(yàn)組(2Gy,5Gy,8Gy,11Gy和14Gy)，將麻醉后的實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物固定于放療中心操作臺(tái)上，接受8MvX線（等中心的）線性加速

5、器、輻射劑量率為255cGy/min的一次性全身輻射，所有的西藏小型豬在麻醉的條件下分別于各劑量全身照射前與照射后6、24和72小時(shí)接受18F-FDG-PET/CT檢查，同時(shí)收集對(duì)照組及各劑量全身照射后6、24及72小時(shí)組西藏小型豬的免疫器官、腎臟及甲狀腺等組織進(jìn)行組織學(xué)檢測（光鏡和電鏡）和流式細(xì)胞儀檢測凋亡的淋巴細(xì)胞，同時(shí)也將收集的外周血進(jìn)行分類計(jì)數(shù)、腎及甲狀腺功能檢測。
　　 我們選擇五個(gè)劑量組(2，5，8，11和14Gy)

6、，在人體這幾個(gè)輻射劑量都有其自身的醫(yī)學(xué)意義。輻射劑量從2到14Gy主要引起造血免疫系統(tǒng)及胃腸道系統(tǒng)的損傷。大規(guī)模急性輻射事故后，吸收不同輻射劑量的病人需要不同類型的醫(yī)學(xué)干預(yù)和護(hù)理。接受2Gy以下的輻射一般不會(huì)引起急性效應(yīng)因此不需要特別地支持治療，在2-5Gy之間需要立即使用抗生素、血小板及細(xì)胞因子等綜合治療，在5-8Gy或者8-11Gy及時(shí)骨髓移植是挽救生命最佳的選擇，而大于11Gy(14Gy)由于致命性的胃腸道的損傷目前是無法挽救的。

7、我們選擇2、5、8、11及14Gy這五個(gè)劑量組是因?yàn)槟苎杆偾揖_測定這些劑量有助于輻射傷員合理有效的救治。我們選擇照射后6、24及72小時(shí)三個(gè)觀察時(shí)間點(diǎn)是基于一方面潛伏期（輻射暴露到癥狀開始）對(duì)于醫(yī)學(xué)干預(yù)是至關(guān)重要的，另一方面急性輻射綜合癥的癥狀一般在照射后幾小時(shí)到幾天內(nèi)出現(xiàn)。
　　 18F-FDG-PET/CT是一種根據(jù)良、惡性組織生物化學(xué)代謝差異的非侵襲性診斷技術(shù)，它廣泛用于許多惡性腫瘤分期及分級(jí)并用于惡性腫瘤治療后的檢測。

8、但是，作為葡萄糖類似物的18F-FDG在正常及良性組織中攝取也存在。此外，18F-FDG-PET/CT被證實(shí)也能檢測炎癥及感染過程。本實(shí)驗(yàn)利用該技術(shù)來研究不同劑量全身照射后各組織損傷后18F-FDG攝取的差異，以此來推斷組織損傷、劑量及18F-FDG攝取三者之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 結(jié)果：
　　 一般觀察:照射后72小時(shí)內(nèi)各劑量組未見西藏小型豬死亡。照射后西藏小型豬精神狀態(tài)不佳，食欲減退，懶怠，活動(dòng)減少，皮膚紅斑;隨輻射劑

9、量增加，嘔吐和腹瀉時(shí)間出現(xiàn)更早，皮膚紅斑的面積也更大。
　　 外周血細(xì)胞計(jì)數(shù):不同劑量照射后，西藏小型豬外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)于照射后6小時(shí)出現(xiàn)短暫性升高，于2Gy達(dá)最大值（12.98±0.23）;隨后迅速下降，于14Gy照射后72小時(shí)下降至最低值（1.28±0.25）。全身照射后外周血淋巴細(xì)胞數(shù)目迅速下降，于14Gy照射后72小時(shí)達(dá)最低值(0.065±0.029)。
　　 脾臟標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUV）:采用單因素方差分析(one

10、-wayANOVA)檢驗(yàn)和一般線性模型(repeatedmeasures)分析，Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.740P=0.665不拒絕球形假設(shè)。各劑量間有顯著性差異（F=107.445P=0.000），全身輻射前對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組間無顯著性差異(F=0.375P=0.856)，四個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義（F=306.379P=0.000），各時(shí)間點(diǎn)多重比較顯示四個(gè)時(shí)間點(diǎn)間均有顯著差異(P≤0.001)。劑量與時(shí)間點(diǎn)間存在交互作用（

11、F=32.894P=0.000），11Gy照射后6小時(shí)交互效應(yīng)最顯著。用線性相關(guān)分析評(píng)估了不同劑量全身照射后6、24和72小時(shí)脾臟SUV值，其“輻射劑量”不服從正態(tài)分布，Spearman's相關(guān)系數(shù)分別是r=0.94P＜0.01，0.91P＜0.01，0.82P＜0.01，且照射后6小時(shí)脾臟平均SUV與輻射劑量顯示出清晰且顯著的陽性相關(guān)。PET/CT影像學(xué)特征:正常脾臟18F-FDG攝取非常少且均一，照射后6小時(shí)脾臟18F-FDG吸收隨

12、劑量增加而顯著增加，照射后24及72小時(shí)18F-FDG攝取也隨劑量有所增加，但并不顯著。
　　 腎臟標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV):采用以上統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量左側(cè):W=0.400P=0.081，右側(cè):W=0.387P=0.071，均拒絕球形假設(shè)。各照射劑量間存在顯著性差異（左側(cè):F=225.289，P=0.000;右側(cè):F=114.942，P=0.000），四個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(左側(cè):F=195.210，P=

13、0.000;右側(cè):F=188.081,P=0.000)，各時(shí)間點(diǎn)多重比較四個(gè)時(shí)間點(diǎn)間無顯著差異（P≥.05）。劑量與時(shí)間間存在交互作用（左側(cè):F=44.008，P=0.000;右側(cè):F=42.223，P=0.000），交互效應(yīng)最顯著的均是14Gy照射后72小時(shí)。PET/CT影像學(xué)特征:對(duì)照，2，5及8Gy組18F-FDG的攝取非常少且均勻;而在11及14Gy組，隨著觀察時(shí)間的延長，雙側(cè)腎實(shí)質(zhì)18F-FDG吸收值顯著增高。
　　

14、光鏡及電鏡:光鏡下觀察到不同劑量照射后胸腺、脾臟、淋巴結(jié)等免疫組織淋巴細(xì)胞損傷均出現(xiàn)基本相似的病理變化，經(jīng)歷了照射后6小時(shí)各組織淋巴細(xì)胞的死亡期（壞死與凋亡）、24小時(shí)淋巴細(xì)胞碎片的清除期及72小時(shí)淋巴細(xì)胞枯竭期三個(gè)病理發(fā)展階段，這在胸腺皮質(zhì)、脾臟白髓及淋巴結(jié)的生發(fā)中心表現(xiàn)最為突出。14Gy組24及72小時(shí)淋巴結(jié)切片見淋巴結(jié)結(jié)構(gòu)遭到破壞。電鏡下觀察到照射后6小時(shí)見大量凋亡的淋巴細(xì)胞，核膜完整，染色質(zhì)濃集，部分細(xì)胞的核碎片和胞漿成分形成凋

15、亡小體，隨照射劑量的增加，凋亡的淋巴細(xì)胞數(shù)量增多，吞噬現(xiàn)象也明顯增多;24小時(shí)淋巴細(xì)胞數(shù)量明顯減少，吞噬細(xì)胞數(shù)量顯著增多，每個(gè)吞噬細(xì)胞中均可見到3-7個(gè)凋亡的淋巴細(xì)胞或細(xì)胞碎片，14Gy組淋巴結(jié)中見點(diǎn)狀及片狀壞死灶;72小時(shí)凋亡的淋巴細(xì)胞已難見到，隨劑量增加，組織切片呈空虛狀，網(wǎng)狀細(xì)胞線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)明顯空泡化。光鏡下觀察到高劑量(11和14Gy)見局部淤血及出血，其明確的改變是在高劑量照射后24，72小時(shí)，尤其是接受14Gy照射組出現(xiàn)急

16、性出血，腎間質(zhì)炎癥細(xì)胞的侵潤，腎小管細(xì)胞的變性和壞死及管型的形成，腎小球僅見血管的充血及內(nèi)皮細(xì)胞的腫脹;電鏡下觀察到顯著的改變是11Gy照射后6小時(shí)，腎小球上皮細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞異染色質(zhì)明顯增多;腎小管上皮細(xì)胞變性改變最早見于8Gy照射后6小時(shí)，異染色質(zhì)凝集及聚集，線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張及大量溶酶體結(jié)構(gòu)及脂滴。正常的甲狀腺由大小均一的濾泡組成，其內(nèi)充滿均勻的膠質(zhì)并由立方型濾泡上皮組成;全身照射后6小時(shí)，我們能觀察到濾泡內(nèi)充填濃的、深染的膠質(zhì)

17、及新形成的吸收空泡，其立方型濾泡上皮變成柱狀型上皮;照射后24小時(shí)，甲狀腺由大小不同的濾泡組成，其內(nèi)充滿薄的、淡然的膠質(zhì)及混合型濾泡上皮;照射后72小時(shí)，甲狀腺濾泡內(nèi)少甚至無膠質(zhì)充填，其周圍由立方型上皮組成;三個(gè)時(shí)間點(diǎn)均能觀察到間質(zhì)不同程度血管充血、腫脹及炎癥細(xì)胞的侵潤（許多單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞），這些病理改變隨劑量增加變得更嚴(yán)重。電鏡下，正常組我們能觀察到立方、柱狀上皮細(xì)胞及顯著的微絨毛，隨著劑量的增加，微絨毛從正常到薄再到無，縫隙連接

18、也逐漸變模糊，線粒體腫脹及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張，高劑量下我們能在核周圍觀察到異染色質(zhì)聚集及濃縮。
　　 不同劑量照射后脾臟、胸腺和淋巴結(jié)淋巴細(xì)胞的凋亡率情況。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.693P=0.133不拒絕球形假設(shè)，各劑量組間有顯著性差異（F=251.87P=0.000），三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=1530.24P=0.000)，劑量與時(shí)間間存在交互作用（F=145.36P=0.000），脾臟淋巴細(xì)胞凋亡率交互效應(yīng)最

19、顯著是14Gy照射后6小時(shí)。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.426P=0.009，拒絕球形假設(shè)。各劑量間存在顯著性差異(F=1379.847P=0.000)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義（F=221.711P=0.000），劑量與時(shí)間間存在交互作用(F=23.471P=0.000)，胸腺淋巴細(xì)胞凋亡率交互效應(yīng)最明顯的是14Gy照射后24小時(shí)。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.978P=0.883不拒絕球形假設(shè)不拒絕球形假設(shè)，各劑量

20、間存在顯著性差異(F=133.704P=0.000)三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=179.188P=0.000)，劑量與時(shí)間間存在交互作用（F=22.569P=0.000），淋巴結(jié)淋巴細(xì)胞凋亡率交互效應(yīng)最明顯的是11Gy照射后24小時(shí)。
　　 腎功能測定主要包括肌酐及尿素氮:Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.867P=0.456不拒絕球形假設(shè)，各劑量間存在顯著性差異(F=54.308P=0.000)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著

21、性意義(F=9.527P=0.000)，劑量與時(shí)間間存在交互作用(F=7.352P=0.000)，交互作用最明顯的是14Gy照射后24小時(shí)的尿素氮。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.840P=0.384不拒絕球形假設(shè)，各劑量間存在顯著性差異(F=54.308P=0.000)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=104.753P=0.000)，劑量與時(shí)間間存在交互作用（F=20.842P=0.000），交互效應(yīng)最明顯的是14Gy照射后72

22、小時(shí)的肌酐。
　　 全身照射后甲狀腺重量及功能的改變情況。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.962P=0.808不拒絕球形假設(shè)。各劑量間存在差異(F=4.831P=0.012)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=12.482P=0.000)，甲狀腺重量中劑量與時(shí)間間不存在交互作用（F=1.685P=1.43）。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.800P=0.294不拒絕球形假設(shè)，各劑量間存在差異（F=11.358P=0.00

23、0），三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=27.565P=0.000)，游離三碘甲狀腺素中劑量與時(shí)間間存在交互作用（F=2.763P=0.02）。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0.982P=0.897不拒絕球形假設(shè)。各劑量間存在差異(F=7.010P=0.000)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=6.629P=0.005)，游離四碘甲腺原氨酸劑量與時(shí)間間不存在交互作用(F=0.689P=0.725)。Mauchly球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量W=0

24、.771P=0.23不拒絕球形假設(shè)。各劑量間存在差異(F=10.476P=0.000)，三個(gè)時(shí)間點(diǎn)間差異有顯著性意義(F=155.801P=0.000)，劑量與時(shí)間間存在交互作用(F=22.235P=0.000)，促甲狀腺素中交互效應(yīng)最明顯的是14Gy照射后72小時(shí)。
　　 結(jié)論：
　　 (1):該研究表明18F-FDG-PET/CT的代謝程度能間接反映輻射劑量和組織損傷程度，這為PET/CT應(yīng)用于急性放射病后的早期診斷