虽然高剂量电离辐射对人体健康有害,但临床上每天都在应用放射性材料和辐射改善健康结局、甚至挽救生命[1]。X射线、CT、荧光镜检查、正电子发射断层扫描/计算机断层扫描成像(PET/CT)、单光子发射计算机断层成像及计算机断层扫描(SPECT/CT)、冠状动脉造影等影像学技术已广泛用于临床疾病诊断[2-6],而放疗已成为恶性肿瘤最常见的治疗手段之一[7-8]。
与成年人相比较,儿童和青少年患辐射诱发的甲状腺癌风险更高[9]。1950年,Duffy和Fitzgerald[10]首次报道了出生后胸腺辐射照射婴儿辐射暴露与甲状腺癌间的关联。日本广岛和长崎原子弹爆炸后幸存者中,甲状腺癌是发病率上升的第一大实体恶性肿瘤[11]。20世纪40、50年代马绍尔群岛核试验以及1986年切尔诺贝利核事故发生后,当地居民甲状腺癌发生风险也显著上升[12-13]。当甲状腺暴露于50~100 mGy剂量辐射,甲状腺癌发生风险显著上升,且发生风险随甲状腺暴露剂量增加而上升[14]。此外,甲状腺癌发生风险在出生后第一年暴露于电离辐射后最大,随暴露时年龄增加而降低,而成人暴露后发生风险较低[15]。流行病学数据显示,辐射暴露后发生的1/3甲状腺肿瘤为恶性,而多数辐射导致的甲状腺癌为甲状腺乳头状癌[14]。甲状腺乳头状癌至少在辐射暴露后5~10年才会发生,也可能在暴露后数年至数十年才会发生[15]。既往研究发现,儿童青少年时期电离辐射暴露者甲状腺癌发生风险上升,因此有必要通过筛查甲状腺异常来评估这种上升程度。本文主要就辐射暴露与甲状腺癌发病风险关联、影响辐射导致的甲状腺癌发生风险的相关因素以及辐射暴露后甲状腺癌预防等进行综述,从而为辐射导致的甲状腺癌防治提供参考。
1 流行病学证据20世纪20年代至50年代,外照射被用于治疗儿童胸腺增大、皮肤血管瘤、痤疮、耳炎、头癣、腺样增殖体、颈部淋巴结等良性病变。颈部给予外照射治疗霍奇金病等恶性病变时,甲状腺可能暴露于高剂量辐射,而在治疗25年后甲状腺疾病发生风险仍较高,其中甲状腺发病风险为1.7%,是预期风险的15.6倍[16]。对1986年前接受放疗的4 338例儿童实体癌5年幸存者平均随访27年,其中55例患者发生甲状腺癌,且甲状腺癌发生风险随甲状腺辐射剂量上升而增加,化疗、脾切除、甲状腺辐射剂量及肥胖是甲状腺癌发生风险的影响因素[17]。2004—2008年,对1926—1957年因胸腺增大而接受放疗治疗的婴儿及其兄弟姐妹再次进行调查发现,在随访的334 347人·年中,50例辐射暴露者(甲状腺平均辐射暴露剂量为1.29 Gy)发生甲状腺癌、13例未暴露者发生甲状腺癌;在调整到达年龄、犹太宗教、性别和甲状腺肿病史后,甲状腺癌发生风险率比为5.6(95% CI:3.1~10.8);结果表明,在中位随访57.5年后,该队列甲状腺癌累积发病率仍上升,且呈剂量依赖性;提示虽然在辐射暴露40年后甲状腺癌发病率降低,但在婴儿期暴露于较低剂量医疗辐射后甲状腺癌发病风险上升是一个终生问题[18]。
自20世纪50年代开始,日本辐射效应研究基金会(Radiation Effects Research Foundation)开始调查日本广岛和长崎原子弹爆炸后幸存者辐射暴露的健康后效应[19]。对日本原子弹爆炸后幸存者寿命研究队列中的105 401例幸存者1958-2005年甲状腺癌发病率进行分析,线性剂量反应模型分析显示,在10岁时暴露于急性辐射后,60岁时暴露于1 Gy辐射的甲状腺癌发生超额危险度为1.28(95% CI:0.59~2.70),而20岁前暴露于辐射的36%甲状腺癌病例发病归因于辐射暴露;结果显示,虽然甲状腺癌发病超额危险度随到达年龄增长或时间延长而降低,儿童时期辐射暴露导致的甲状腺癌发病超额危险度可在暴露后持续超过50年[20]。
在1954年马绍尔群岛比基尼环礁核试验后,245人暴露于外部β和γ辐射及内部沉积的放射性核素,其中约80%的甲状腺辐射剂量由放射性碘同位素引起;自1965年开始启动辐射暴露者左旋甲状腺素治疗,在核试验24年后,245例辐射暴露者甲状腺癌发病率为7%、甲状腺结节发病率为22%,而同一地区1 495例未暴露者甲状腺癌发病率仅为0.5%[12]。此外,辐射暴露者甲状腺功能减退、甲状腺结节及甲状腺癌患病率随甲状腺辐射暴露剂量增加而上升,女性暴露者甲状腺结节发病风险是男性的3.7倍,但甲状腺结节发生风险随辐射暴露时年龄增长而降低[20]。进一步研究显示,甲状腺结节患病率随距离核试验地点的距离缩短而上升[21]。但Takahashi等[22]研究发现,辐射导致的甲状腺肿瘤因随访时间延长而降低,而自发性甲状腺肿瘤发生风险随年龄增长而上升。
在1986年切尔诺贝利核事故发生后,放射性云飘到北欧和西欧的大片疆土上,在事故发生后仅4年(1990年)就在辐射暴露儿童中发现了首例甲状腺癌病例;随后,儿童甲状腺癌发病率开始上升,1995年白俄罗斯儿童甲状腺癌发病率达40/106[23]。在事故发生时年龄 < 18岁的200万例重度污染儿童中,推算发生了7 000例甲状腺癌病例 [24]。Cardis等[25]对1998年诊断的276例甲状腺癌患者及1 300例对照进行分析,所有研究对象事故发生时年龄均 < 15岁,条件logistic回归分析发现儿童期甲状腺辐射暴露剂量与甲状腺癌发生风险间存在显著剂量-效应关系( P < 0.001);当暴露剂量为1 Gy时,估算甲状腺癌发病风险比值比( OR)为5.5(95% CI:3.1~9.5)~8.4(95% CI:4.1~17.3),且碘缺乏地区辐射相关甲状腺癌发病风险是其他地区的3倍(RR = 3.2,95% CI:1.9~5.5);结果表明,儿童时期131I暴露与甲状腺癌发病风险增加有关。
2 辐射导致的甲状腺癌发病风险的相关因素 2.1 辐射剂量辐射暴露后甲状腺癌发病的主要危险因素是甲状腺受到的辐射剂量[26]。一项纳入120 000例研究对象、超过300万人·年随访的荟萃分析结果显示,15岁前辐射暴露者甲状腺癌发生风险与暴露剂量呈显著线性剂量-效应关系,儿童期暴露于每Gy辐射的超额RR值为7.7(95% CI:2.1~28.7)、每104人·年Gy辐射暴露的超额绝对风险为4.4(95% CI:1.9~10.1)、每1 Gy归因风险百分比为88%[27]。对涉及儿童时期暴露与辐射的甲状腺癌患者(包括1 070例甲状腺癌患者,随访340万人·年)的12项研究合并分析显示,甲状腺癌发生风险RR值在2~4 Gy辐射剂量时增加、在10~30 Gy时趋于平缓,随后下降,在 > 50 Gy时显著上升;在辐射剂量 < 0.10 Gy时,存在显著 RR趋势(P < 0.01),但并不背离线性关系( P = 0.36)[28]。对分析儿童期外照射暴露与甲状腺癌关联的9项队列研究进行合并分析,发现在辐射剂量 < 0.2 Gy和 < 0.1 Gy时,甲状腺癌发生风险 RR值随甲状腺辐射剂量增加而上升(P < 0.01),但并不背离线性关系( P = 0.77、0.66),估算辐射剂量阈值为0~0.03 Gy;这种上升的计量-效应关系趋势在暴露后可持续45年以上[29]。儿童期甲状腺遭遇0.05~0.1 Gy辐射后,甲状腺癌发生风险显著上升;因此,幼儿在接受CT等放射线照射时应避免10 mSv剂量以上辐射。
2.2 年龄Veiga等[30]采用荟萃分析显示,4岁以前暴露于外照射患者发生甲状腺癌的风险是11~14岁者的5倍。0~1岁儿童癌症患者在接受外照射治疗后,其发生甲状腺癌的超额RR值是15~20岁患者的10倍[29]。Rubino等[15]调查发现,甲状腺癌发病风险在出生后第一年暴露于电离辐射后最大,随暴露时年龄增加而降低,而成人暴露后风险较低[15]。基于日本原子弹爆炸后幸存者寿命研究队列分析发现,甲状腺癌发病超额危险度随到达年龄增长而降低[20]。在马绍尔群岛比基尼环礁核试验24年后,甲状腺结节发生风险随辐射暴露时年龄增长而降低[20]。进Takahashi等[22]研究发现,辐射导致的自发性甲状腺肿瘤发生风险随年龄增长而上升。
2.3 潜伏期在辐射暴露后,甲状腺癌发生的最短潜伏期为5~10年,也可能在暴露后数年至数十年才会发生[31]。但在切尔诺贝利核事故发生4年后,就在辐射暴露儿童中发现了首例甲状腺癌病例[23],可能与大量重度辐射照射儿童中少量患者较早发病有关。甲状腺癌发生风险在20~35岁上升且达到高峰,随后下降;但在日本广岛和长崎原子弹爆炸幸存者中,暴露后60岁者仍存在甲状腺癌超额发病风险[20]。
2.4 碘状态碘缺乏患者甲状腺摄取放射性碘较高,导致甲状腺辐射暴露剂量较大[32]。碘缺乏可能增加甲状腺细胞增殖率,这有利于甲状腺癌发生,既往已在白俄罗斯、乌克兰和俄罗斯受辐射污染的儿童中观察到此现象[33-34]。在一个包括接受放疗的4 338例儿童实体癌5年幸存者队列中,甲状腺癌发生风险在脾切除后上升、随垂体腺辐射剂量增加而下降,推测脾切除后免疫状态改变导致了甲状腺癌发生,而垂体腺辐射暴露后低血清促甲状腺激素(TSH)水平导致甲状腺刺激降低[17]。
2.5 其他因素Veiga等[28]纳入12项研究进行荟萃分析,发现儿童期接受化疗后,随后甲状腺癌发生风险增加4倍。de Vathaire等[31]调查发现,体质量指数 > 25 kg/m 2或体表面积较大的研究对象甲状腺暴露于每单位辐射剂量后,甲状腺癌发生风险显著增加[17]。这些数据表明,甲状腺暴露的辐射剂量可能受诸多因素影响。
3 预 防对切尔诺贝利核事故发生结果进行评估已经清晰表明,儿童时期被放射性碘同位素污染可增加甲状腺癌发生风险[35]。因此,在大气污染时,需采用遮蔽、食品限制、必要时疏散、给予大量稳定碘等方法避免甲状腺辐射暴露。在放射性污染前数小时服用碘化钾可抑制98%以上的放射性碘被甲状腺摄入,在污染时服用可抑制90%摄入,而在事故发生后6 h服用则可抑制50%摄入[36]。国际原子能机构推荐,在儿童甲状腺暴露于50 mSv或更高水平的辐射时,应给予稳定碘干预。核反应堆一般加装可降低大气污染的过滤器及隔离栅,这样可确保在严重核事故发生后放射性物质向空气释放有数小时的迟滞。应充分利用这一时间间隔组织稳定碘预防。
4 结 语甲状腺暴露于辐射后的结局已众所周知,幼儿期暴露于0.05~0.1 Gy以上剂量辐射其甲状腺癌发生风险较高。辐射暴露剂量、年龄、潜伏期、碘状态、化疗、体质量指数等因素均可能影响辐射暴露者甲状腺发生风险。因此,因充分利用物理屏障、及时给予稳定碘防护,将辐射导致的甲状腺癌发生风险降到最低。
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