放射性核素¹³¹I治疗是甲状腺功能亢进(甲亢)治疗最常用的方法, 它是利用甲状腺具有高度摄取和浓集¹³¹I的能力及¹³¹I释放出β-射线对甲状腺产生毁损效应, 破坏甲状腺滤泡细胞从而减少甲状腺分泌的甲状腺激素, 此外还可抑制抗体的生成^[1]。放射性¹³¹I治疗甲亢有着其他治疗方法不能替代的独特优越性。由于是放射性核素, ¹³¹I是发射β -射线和γ射线的放射性核素, 所发射的射线对于治疗甲亢是有益的, 但是放射性核素在其他组织器官的聚集将会在其中产生一定的辐射剂量并产生相应的辐射损伤。我们通过测量重要器官体表处的γ射线剂量率进行实验, 研究¹³¹I治疗甲亢时, 重要组织器官剂量率随时间的变化。

1 材料与方法 1.1 实验仪器

德国Target公司生产的nanoSPEC Pro多道分析谱仪, 谱仪由闪烁体[7.6cm×7.6cmNaI(Tl)晶体]。谱仪具有放射性计数测量、剂量率测量、能谱测量等功能, 在环境、工业辐射测量和医学研究中使用较多。谱仪对¹³⁷Cs的662 keV峰的能量分辨率≤ 7.5%, 可选择512、1 024、或2 048通道, 本项实验中选择1 024道。便携式或台式电脑, 通过电缆与nanoSEPC多道分析器相连, 仪器配有winTMCA和标准MCA软件, 谱仪剂量率范围为5nSv/h~ 0.5mSv/h

1.2 测量环境

环境中的天然放射性核素和宇宙射线, 其产生的γ剂量率一般约为60 ~ 200nSv/h。用nanoSPEC能谱仪测量得到测量室室内小环境的空气剂量率为51nSv/h左右, 而医院外环境的剂量率为101nSv/h左右。环境本底剂量对于小剂量率的测量实验将产生较大误差, 需要设法排除。所以剂量率测量选择了一间专供核素治疗患者使用的休息室, 室内无其他放射源, 由于墙体和楼板的屏蔽作用, 休息室的空气剂量率低于室外环境剂量率。另外人体也含有放射性核素(主要是⁴⁰K), 成年人体内⁴⁰K的活度约为5 000Bq。在我们的实验测量中患者服药前相关组织器官的本底剂量率也作了测量, 服药后的组织器官的剂量率数据中需要扣除相应的本底剂量率。

1.3 实验对象

实验在苏州大学附属第一医院核医学科进行, 选择8名Graves病患者作为观测对象。测量在不影响患者诊断和治疗的前提下进行。患者首先经过确诊, 且决定采用¹³¹I治疗, 则在负责医生向其说明实验意图并征得患者本人同意后, 对其进行实验观测。剂量率实验测量与医生的吸碘率测量同步进行。我们采用B超对患者的甲状腺进行检查, 计算甲状腺体积。当甲状腺质量为40 ~ 80g时, B超能较准确反映甲状腺体积, 而当甲状腺过大或过小时, B超检查测量到的数值与真实值的偏差较大^[2], 甲状腺质量计算公式^[3]。

甲状腺质量(g)=×两叶最大长径平均值(cm)×甲状腺面积(cm²)

2.4 实验过程

我们借鉴了全身计数器(WBC)测量体内放射性核素的原理, 与利用全身计数器测量体内放射性核素的方法类似。我们让探测器分别贴在待测组织器官的体表处, 使吸收的¹³¹I所发射的γ探测器的NaI闪烁体与该组织器官距离最近, 因所覆盖的立体角和距离两方面的因素, 尽量减少其他部位吸收的¹³¹I所发射的γ射线进入探测器的计数。虽然可以用铅屏蔽进一步降低其他部位发射的γ射线进入探测器的计数, 但由于屏蔽材料笨重, 考虑到操作方便性和患者配合意愿, 实验中未采取外带屏蔽的措施。这种移动式γ能谱仪可以方便地搬到核医学科的检查室、治疗室和患者休息室, 可随时随地对患者进行测量。

临床治疗之前, 根据患者的病情和个体差异, 需要给患者服用测试剂量的¹³¹I(5 000 ~ 60 000Bq), 测量患者的吸碘率, 用于计算甲亢治疗的¹³¹I给药剂量。在两个月的实验期间, 共有8位患者完成了完整的剂量率测量实验。服药前测量相应组织器官体表处的本底剂量率和环境的本底剂量。服用测试剂量¹³¹I后的第5 min、10 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、5 h、6 h及24 h, 利用nanoSPEC分别对患者甲状腺、膀胱、肝脏、胃体表处的剂量率进行了测量。

3 结果与讨论

通过对患者进行跟踪采样, 我们采集了8位患者服用测试剂量¹³¹I后, 在不同时刻甲状腺、膀胱、肝脏、胃体表处的γ剂量率。服药前相应组织器官体表处的剂量率也测量, 作为它们的本底剂量率, 图中组织器官的剂量率数据为已经扣除了相应组织器官的本底剂量率。实验测量患者服用测试剂量的¹³¹I后, 不同器官体表处的γ射线剂量率随时间的变化如图 1。

根据图中的曲线变化趋势可以发现, 患者服用测试剂量的¹³¹I之后, 患者胃部体表处γ射线剂量率变化曲线很快出现了高峰。随着药物在体内的运转, 胃中的药物运转到体内其他组织器官, 患者胃部体表处γ剂量率也随时间迅速降低。膀胱与肝脏体表处的γ剂量率的峰值出现在服药后的1 h之内, 并且肝脏体表处的γ剂量率的峰值出现在膀胱之后, 但有个别例外。甲状腺体表处的γ射线剂量率高峰出现时间最晚, 患者甲状腺体表处γ剂量率在患者服药后2 ~ 4h达到高峰, 甲状腺体表处γ剂量率的下降一半的时间远小于人体¹³¹I的有效半衰期。Traino等人认为甲状腺的剂量率先线性增加到最大值, 然后按照指数下降趋势变化^[5]; 与我们测量的甲状腺剂量率变化趋势基本相一致。通过分析比较1号病例、4号病例、7号病例甲状腺体表处的γ射线剂量率变化, 说明甲状腺质量的大小可能影响甲状腺对¹³¹I的吸收。

4 结论

利用γ能谱仪测量Graves病患者服用测试剂量¹³¹I后甲状腺、胃、肝脏及膀胱体表处的γ射线剂量率。剂量率的变化曲线图可以直观的反映出¹³¹I在人体各重要组织器官中的吸收、分布、代谢和衰变情况。实验观测到不同的器官¹³¹I的吸收和衰减规律各不相同, 吸碘率与出现最大吸碘率的时间点不同。甲状腺的相对剂量率率最大, 最高相对剂量率时间约在服药后的2 ~ 4小时出现, 所以在患者在这段时间应尽量减少与公众接触, 以减少公众辐射损伤。实验测量得到的γ射线剂量率实验数据表明, 甲状腺对¹³¹I的吸收受患者甲状腺质量的影响。在治疗剂量的选择中, 要考虑不同器官受到的剂量大小, 确定最佳治疗量, 对患者和医务人员都是降低辐射危害的最佳选择^[6]。患者在服用¹³¹I后, ¹³¹I会迅速聚集到甲状腺, 同时分布到人体的各个器官, 如胃部、膀胱及肝脏等脏器, 相比而言, 胃部的相对剂量率较大, 肝脏的相对剂量率次之, 膀胱的相对剂量率较小, 所以研究对上述器官防护有重要的意义。