放射性125I粒子植入对家兔正常气管组织结构急性损伤的实验研究
【摘要】 目的 研究放射性125I粒子植入对家兔正常气管组织结构的影响及其安全性。方法 将健康雄性普通级新西兰家兔48只，体重2.5～3.0 kg，随机分为4组：Ⅰ组(0.5 mCi组)，Ⅱ组(0.8 mCi组)，Ⅲ组(1.5 mCi组)和Ⅳ组(对照组)，每组12只；每组按7、14、30 d再分为3个亚组。将不同剂量的放射性125I粒子植入兔正常气管旁，根据分组情况取材，包蜡块进行HE染色光镜观察，并根据损伤程度计分，对结果进行统计学处理。结果 各组植入放射性粒子前后，光镜观察125I对各组织有不同损伤，且与剂量有关(P<0.05)，但这种损伤为可逆性。结论 放射性125I粒子植入对正常气管组织影响较小，没有出现穿孔、出血、坏死等并发症。
【关键词】 放射性粒子；125I；家兔；正常组织；气管
Study of the effect of implanted radioactive 125I seeds on normal tissue structure of trachea in rabbits
WANG Zhikang,LIU Lijun,DUAN Guochen,et al.
Department of Chest Surgery,Hebei Provincial People's Hospital,Shijiazhuang 050051
【Abstract】 Objective To investigate the effect of implanted radioactive 125I seed on normal tissue structure of trachea in rabbits.Methods Fortyeight healthy male Newzealand rabbits weighing 2.5～3.0 kg were randomly divided into four groups:group Ⅰ (0.5 mCi group),group Ⅱ (0.8 mCi group),group Ⅲ (1.5 mCi group) and group Ⅳ (control group),12 rabbits in each group.Each group was further divided into three subgroups of 7,14,30 days.A design radioactive seed was transplanted by the side of trachea according to different groups respectively,taking the organization of trachea after transplanting to carry on the dyeing of HE according to time,observing pathologic variety of the organization under light microscope.Results The tissues in experimental groups had different damages,which related with the dose of seeds.The degree of damage was increased with the dose (P<0.05),but the tissue damage was reversibility.Conclusion Radioactive 125I seed has little harm on normal tissue structure of trachea in rabbits,this damage relates with seed's radioactive dose,the tissues don't appear the complications such as perforation,bleeding,necrosis,etc.
【Key words】 radioactive particle;125I,rabbit;normal tissue;trachea
近年来，放射性125I粒子在临床治疗肿瘤方面应用日渐广泛，疗效得到肯定，是一种理想的局部综合治疗手段。研究显示125I粒子治疗肿瘤局部控制率高、并发症发生率低，提高了肿瘤患者的生存率[1，2]。但在临床应用方面还存在许多难题，尤其在肿瘤侵及重要器官时，剂量率难以提高。本研究通过动物实验观察植入不同剂量的125I后，气管组织结构的病理变化来确定其对125I粒子耐受的强度、距离及时间，以期用于指导临床工作，加强肿瘤治疗过程中重要脏器的功能保护，避免并发症。
1 材料及方法
1.1 实验动物和设备 健康雄性普通级新西兰家兔48只，体重2.5～3.0 kg，均购自河北医科大学实验动物中心。设备：(1)放射性125I粒子(6711型)(中国原子能科学院生产)，活度0.5、0.8、1.5 mCi。由北京原博新创生物医学工程有限公司提供。(2)放射性防护设备：铅衣、铅眼镜、铅围脖、铅手套等。(3)荧光显微镜和倒置显微镜(日本奥林帕斯)，病理切片机(德国徕卡)等。
1.2 方法
1.2.1 分组方法 随机分为4组，Ⅰ组(0.5 mCi组)、Ⅱ组(0.8 mCi组)、Ⅲ组(1.5 mCi组)、Ⅳ组(对照组)，每组12只。每组按7、14、30 d再分为3个亚组。
1.2.2 手术方法 实验动物随机分组后，称重，盐酸氯氨酮(25 mg/kg)和氯丙嗪(12.5 mg/kg)注射液肌肉注射麻醉。将兔仰卧位固定在操作台上，颈部备皮，1%碘伏消毒3遍，铺无菌孔巾，采用颈部横切口，长约1 cm，切开皮肤，分离肌层，按分组设计找到气管，在环状软骨下2 cm处紧贴气管纵行放植一颗粒子(对照组植入无活性粒子)，逐层关闭切口。
1.2.3 动物喂养 各组动物术后继续喂养，青霉素G钠40万U/d肌肉注射，预防感染治疗3 d。按术后7、14、30 d分别取材。
1.2.4 取材方法 预取材期动物，称重，盐酸氯氨酮(25 mg/kg)和氯丙嗪(12.5 mg/kg)注射液肌肉注射麻醉。将兔仰卧位固定在操作台上，颈部备皮，1%碘伏消毒3遍，铺无菌孔巾，采用颈部原横切口，长约1 cm，切开皮肤，分离肌层，找到气管及粒子。肉眼观察气管的变化，随即纵行切取紧贴粒子处组织长约5 mm、宽约1.5 mm组织。标本4%多聚甲醛溶液固定，取材完毕处死动物。
1.2.5 组织形态及形态学分析 ①肉眼观察：观察气管的病理改变：管腔有无增厚、缩窄、穿孔，组织有无充血、水肿、坏死；气管软骨环完整程度。②HE染色：标本经4%多聚甲醛溶液固定、脱水、石腊包埋后，行连续切片，常规进行HE染色。切片由两名病理科专家在光镜下观察，并对损伤严重程度进行评分(根据孙坚等[3]对103Pd支架持续对胆管壁的放射性损伤分级改进，随距离增加分值增加)。按①黏膜层：根据损伤严重程度分为+、++、+++总计3分；②黏膜下层：观察有无出血、炎细胞浸润及破坏程度，也分为+、++、+++，总计2分；③肌层和外膜：评分标准同上，总计1分；正常对照(-)。
1.3 统计学方法 计量资料用均数±标准差(±s)表示，采用方差分析(SNKq检验)检验，经SPSS 10.0统计软件处理，P<0.05为有统计学意义。
2 结果
2.1 动物一般情况 各组实验动物植入粒子后切口均愈合良好，无感染；饮食均正常；未出现厌食、恶心、呕吐现象，饲养至取材期，体重均有所增加，粒子植入各组与对照组相比较差异无显著性，无死亡，见表1。
表1 实验动物体重变化(略)
2.2 组织肉眼观察 气管管腔均无增厚、缩窄、穿孔，无充血、水肿、坏死，气管软骨环完整未见破坏。
2.3 组织病理改变 (1)0.5 mCi组：7 d组、14 d组、30 d组与正常对照组各层组织损伤程度无明显差别(P>0.05)，说明该放射剂量对组织损伤较轻。(2)0.8 mCi组：7 d组与正常对照组损伤程度差异有统计学意义(P<0.05)，可见少量炎细胞浸润，偶见少量充血，为放射性损伤最严重时期。14 d组、30 d组与正常对照组损伤程度无明显差异(P>0.05)，显示损伤已修复。(3)1.5 mCi组：7 d组、14 d组与正常对照组损伤程度差别有统计学意义(P<0.05)，可见少量炎细胞浸润，偶见少量充血，显示放射剂量越强损伤的持续时间越长。30 d组与正常对照组损伤程度无明显差异(P>0.05)，显示损伤已修复，见表2。
表2 气管损伤程度计分对比(略)
注：与对照组相比，*P<0.05
3 讨论
肿瘤的外放射治疗是一种有效的治疗方法，但其对人体有一定的副作用，如放射性肺炎、放射性食管炎、骨髓抑制等。125I粒子植入与外照射放射治疗最大的放射生物区别是剂量不同，粒子植入后开始的剂量率仅为直线加速器的1%，加速器为2 Gy/min、10 Gy/周，而125I粒子为0.0013 Gy/min，1周后125I为13 Gy/周，因此，1周后125I的剂量率高于外照射[4]。125I粒子的放射性呈距离衰减，辐射范围为1.7 cm，对肿瘤外正常组织辐射较少。本实验结果显示：125I粒子虽然有较高的剂量率，但没有出现全身不良反应。家兔在125I粒子治疗期间体重有所增加，实验组由术前(2.70±0.25)kg增加到术后30 d(2.82±0.20)kg，未出现外放疗引起的食欲不振、厌食、恶心、呕吐、体重下降、消瘦等症状。放射性125I粒子主要释放γ射线，对肿瘤及正常组织均有影响。肿瘤在生长过程中可侵及大血管、气管、食管等重要脏器，在植入粒子布位时必须考虑粒子对这些组织的影响。本实验证实：放射性125I粒子植入对气管有一定的损伤，但是这种损伤是可逆性的，可以通过自身修复。0.5 mCi为安全剂量，0.8 mCi在7 d时损伤达高峰，射性粒子是安全的，1.5 mCi时亦安全，但组织修复相对较慢。从距离上来说，本实验设计为粒子紧贴组织植入，可以看作为零距离。据计算1.0 mCi125I在组织中，距源1.0 cm为0.186 cGy/h，5个半衰期总积分剂量为21.232 Gy，而在距源2.0 cm处仅分别为0.186 cGy/h和3.754 Gy[5]。在临床实践中放射源布在主要器官组织旁，而不是零距离，故正常组织实际吸收剂量远低于我们的实验设计剂量。总之，放射性125I粒子具有对正常组织损伤小，可以修复，安全、有效的特点，弥补了化疗和常规外放疗的不足之处，而且以简单的穿刺技术明显减少传统手术治疗中因不能切除肿瘤，而带来只能“开开关关”的遗憾，为难以治疗的恶性肿瘤或部分晚期的肿瘤提供了一种治疗方法，提高了患者的生活质量。
参考文献
1 Taschereau R,Roy R,Pouliot J.Relative biological effectiveness enhancement of a 125I brachytherapy seed with characteristc X rays from its constitutive materials.Med Phys,2002.13971402.
2 王俊杰，唐劲天，黎功.放射性粒子组织间植入治疗肿瘤第1版北京：北京医科大学出版社，2001，9：21.
3 孙坚，何贵金，张申众，等103Pb放射性支架持续照射犬胆管放射性损伤的动物实验研究.中国实验动物学杂志，2002，12：226228.
4 申文江放射性粒子植入治疗肿瘤的临床应用放射治疗学新技术进展第1版北京：北京科学技术出版社，2003，4：157.
5 马旺扣，骆永基，曹钟华，等术中植入125碘组织内放疗对外科吻合口愈合的影响中华外科杂志，2002，11：860861.
作者单位： 050051 石家庄市，河北省人民医院胸外科, http://www.100md.com(王志康 柳立军 段国辰 宋永彬)
【关键词】 放射性粒子；125I；家兔；正常组织；气管
Study of the effect of implanted radioactive 125I seeds on normal tissue structure of trachea in rabbits
WANG Zhikang,LIU Lijun,DUAN Guochen,et al.
Department of Chest Surgery,Hebei Provincial People's Hospital,Shijiazhuang 050051
【Abstract】 Objective To investigate the effect of implanted radioactive 125I seed on normal tissue structure of trachea in rabbits.Methods Fortyeight healthy male Newzealand rabbits weighing 2.5～3.0 kg were randomly divided into four groups:group Ⅰ (0.5 mCi group),group Ⅱ (0.8 mCi group),group Ⅲ (1.5 mCi group) and group Ⅳ (control group),12 rabbits in each group.Each group was further divided into three subgroups of 7,14,30 days.A design radioactive seed was transplanted by the side of trachea according to different groups respectively,taking the organization of trachea after transplanting to carry on the dyeing of HE according to time,observing pathologic variety of the organization under light microscope.Results The tissues in experimental groups had different damages,which related with the dose of seeds.The degree of damage was increased with the dose (P<0.05),but the tissue damage was reversibility.Conclusion Radioactive 125I seed has little harm on normal tissue structure of trachea in rabbits,this damage relates with seed's radioactive dose,the tissues don't appear the complications such as perforation,bleeding,necrosis,etc.
【Key words】 radioactive particle;125I,rabbit;normal tissue;trachea
近年来，放射性125I粒子在临床治疗肿瘤方面应用日渐广泛，疗效得到肯定，是一种理想的局部综合治疗手段。研究显示125I粒子治疗肿瘤局部控制率高、并发症发生率低，提高了肿瘤患者的生存率[1，2]。但在临床应用方面还存在许多难题，尤其在肿瘤侵及重要器官时，剂量率难以提高。本研究通过动物实验观察植入不同剂量的125I后，气管组织结构的病理变化来确定其对125I粒子耐受的强度、距离及时间，以期用于指导临床工作，加强肿瘤治疗过程中重要脏器的功能保护，避免并发症。
1 材料及方法
1.1 实验动物和设备 健康雄性普通级新西兰家兔48只，体重2.5～3.0 kg，均购自河北医科大学实验动物中心。设备：(1)放射性125I粒子(6711型)(中国原子能科学院生产)，活度0.5、0.8、1.5 mCi。由北京原博新创生物医学工程有限公司提供。(2)放射性防护设备：铅衣、铅眼镜、铅围脖、铅手套等。(3)荧光显微镜和倒置显微镜(日本奥林帕斯)，病理切片机(德国徕卡)等。
1.2 方法
1.2.1 分组方法 随机分为4组，Ⅰ组(0.5 mCi组)、Ⅱ组(0.8 mCi组)、Ⅲ组(1.5 mCi组)、Ⅳ组(对照组)，每组12只。每组按7、14、30 d再分为3个亚组。
1.2.2 手术方法 实验动物随机分组后，称重，盐酸氯氨酮(25 mg/kg)和氯丙嗪(12.5 mg/kg)注射液肌肉注射麻醉。将兔仰卧位固定在操作台上，颈部备皮，1%碘伏消毒3遍，铺无菌孔巾，采用颈部横切口，长约1 cm，切开皮肤，分离肌层，按分组设计找到气管，在环状软骨下2 cm处紧贴气管纵行放植一颗粒子(对照组植入无活性粒子)，逐层关闭切口。
1.2.3 动物喂养 各组动物术后继续喂养，青霉素G钠40万U/d肌肉注射，预防感染治疗3 d。按术后7、14、30 d分别取材。
1.2.4 取材方法 预取材期动物，称重，盐酸氯氨酮(25 mg/kg)和氯丙嗪(12.5 mg/kg)注射液肌肉注射麻醉。将兔仰卧位固定在操作台上，颈部备皮，1%碘伏消毒3遍，铺无菌孔巾，采用颈部原横切口，长约1 cm，切开皮肤，分离肌层，找到气管及粒子。肉眼观察气管的变化，随即纵行切取紧贴粒子处组织长约5 mm、宽约1.5 mm组织。标本4%多聚甲醛溶液固定，取材完毕处死动物。
1.2.5 组织形态及形态学分析 ①肉眼观察：观察气管的病理改变：管腔有无增厚、缩窄、穿孔，组织有无充血、水肿、坏死；气管软骨环完整程度。②HE染色：标本经4%多聚甲醛溶液固定、脱水、石腊包埋后，行连续切片，常规进行HE染色。切片由两名病理科专家在光镜下观察，并对损伤严重程度进行评分(根据孙坚等[3]对103Pd支架持续对胆管壁的放射性损伤分级改进，随距离增加分值增加)。按①黏膜层：根据损伤严重程度分为+、++、+++总计3分；②黏膜下层：观察有无出血、炎细胞浸润及破坏程度，也分为+、++、+++，总计2分；③肌层和外膜：评分标准同上，总计1分；正常对照(-)。
1.3 统计学方法 计量资料用均数±标准差(±s)表示，采用方差分析(SNKq检验)检验，经SPSS 10.0统计软件处理，P<0.05为有统计学意义。
2 结果
2.1 动物一般情况 各组实验动物植入粒子后切口均愈合良好，无感染；饮食均正常；未出现厌食、恶心、呕吐现象，饲养至取材期，体重均有所增加，粒子植入各组与对照组相比较差异无显著性，无死亡，见表1。
表1 实验动物体重变化(略)
2.2 组织肉眼观察 气管管腔均无增厚、缩窄、穿孔，无充血、水肿、坏死，气管软骨环完整未见破坏。
2.3 组织病理改变 (1)0.5 mCi组：7 d组、14 d组、30 d组与正常对照组各层组织损伤程度无明显差别(P>0.05)，说明该放射剂量对组织损伤较轻。(2)0.8 mCi组：7 d组与正常对照组损伤程度差异有统计学意义(P<0.05)，可见少量炎细胞浸润，偶见少量充血，为放射性损伤最严重时期。14 d组、30 d组与正常对照组损伤程度无明显差异(P>0.05)，显示损伤已修复。(3)1.5 mCi组：7 d组、14 d组与正常对照组损伤程度差别有统计学意义(P<0.05)，可见少量炎细胞浸润，偶见少量充血，显示放射剂量越强损伤的持续时间越长。30 d组与正常对照组损伤程度无明显差异(P>0.05)，显示损伤已修复，见表2。
表2 气管损伤程度计分对比(略)
注：与对照组相比，*P<0.05
3 讨论
肿瘤的外放射治疗是一种有效的治疗方法，但其对人体有一定的副作用，如放射性肺炎、放射性食管炎、骨髓抑制等。125I粒子植入与外照射放射治疗最大的放射生物区别是剂量不同，粒子植入后开始的剂量率仅为直线加速器的1%，加速器为2 Gy/min、10 Gy/周，而125I粒子为0.0013 Gy/min，1周后125I为13 Gy/周，因此，1周后125I的剂量率高于外照射[4]。125I粒子的放射性呈距离衰减，辐射范围为1.7 cm，对肿瘤外正常组织辐射较少。本实验结果显示：125I粒子虽然有较高的剂量率，但没有出现全身不良反应。家兔在125I粒子治疗期间体重有所增加，实验组由术前(2.70±0.25)kg增加到术后30 d(2.82±0.20)kg，未出现外放疗引起的食欲不振、厌食、恶心、呕吐、体重下降、消瘦等症状。放射性125I粒子主要释放γ射线，对肿瘤及正常组织均有影响。肿瘤在生长过程中可侵及大血管、气管、食管等重要脏器，在植入粒子布位时必须考虑粒子对这些组织的影响。本实验证实：放射性125I粒子植入对气管有一定的损伤，但是这种损伤是可逆性的，可以通过自身修复。0.5 mCi为安全剂量，0.8 mCi在7 d时损伤达高峰，射性粒子是安全的，1.5 mCi时亦安全，但组织修复相对较慢。从距离上来说，本实验设计为粒子紧贴组织植入，可以看作为零距离。据计算1.0 mCi125I在组织中，距源1.0 cm为0.186 cGy/h，5个半衰期总积分剂量为21.232 Gy，而在距源2.0 cm处仅分别为0.186 cGy/h和3.754 Gy[5]。在临床实践中放射源布在主要器官组织旁，而不是零距离，故正常组织实际吸收剂量远低于我们的实验设计剂量。总之，放射性125I粒子具有对正常组织损伤小，可以修复，安全、有效的特点，弥补了化疗和常规外放疗的不足之处，而且以简单的穿刺技术明显减少传统手术治疗中因不能切除肿瘤，而带来只能“开开关关”的遗憾，为难以治疗的恶性肿瘤或部分晚期的肿瘤提供了一种治疗方法，提高了患者的生活质量。
参考文献
1 Taschereau R,Roy R,Pouliot J.Relative biological effectiveness enhancement of a 125I brachytherapy seed with characteristc X rays from its constitutive materials.Med Phys,2002.13971402.
2 王俊杰，唐劲天，黎功.放射性粒子组织间植入治疗肿瘤第1版北京：北京医科大学出版社，2001，9：21.
3 孙坚，何贵金，张申众，等103Pb放射性支架持续照射犬胆管放射性损伤的动物实验研究.中国实验动物学杂志，2002，12：226228.
4 申文江放射性粒子植入治疗肿瘤的临床应用放射治疗学新技术进展第1版北京：北京科学技术出版社，2003，4：157.
5 马旺扣，骆永基，曹钟华，等术中植入125碘组织内放疗对外科吻合口愈合的影响中华外科杂志，2002，11：860861.
作者单位： 050051 石家庄市，河北省人民医院胸外科, http://www.100md.com(王志康 柳立军 段国辰 宋永彬)