肿瘤内注射32P和90Y－玻璃微球后放射性剂量与生物效应的关系
作者：谭建 董峰 孙福印 崔瑞雪 苑淑渝 惠京 张富海 贾强 吴晓琪
单位：谭建 董峰 崔瑞雪 张富海 贾强 吴晓琪 天津医科大学总医院核医学科(天津300052)；孙福印 苑淑渝中国医学科学院放射医学研究所；惠京 天津医科大学病理教研室
关键词：放射性核素；肿瘤；介入治疗
癌症990411
【摘要】目的：了解小鼠肿瘤内直接注射不同剂量32P-玻璃微球(32P-GTMS)和90Y-玻璃微球(90Y-GTMS)后，不同时间肿瘤组织的生物效应。材料与方法：采用昆明鼠作为实验动物，腋部皮下接种S180肿瘤细胞，7～10天后在注射部位长出实体瘤块。将每36只带瘤鼠分成三个剂量组，分别向各组鼠瘤块中心注射不同剂量(1mCi,2mCi,4mCi)的32P-玻璃微球或90Y-玻璃微球碘油悬浮液50μ1，在注射后不同时间(7天，14天，21天，28天)分批杀死各剂量组小鼠，取出瘤块，观察瘤体大小及病理变化。结果：32P和90Y-玻璃微球具有明显的肿瘤抑制和杀伤作用，它的有效杀伤半径分别约为3.5mm～4mm和5mm。结论：32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的有效杀伤半径不随放射性剂量的增加而增大。
, http://www.100md.com
中图分类号：R817.5 文献标识码：A 文章编号：1000-467X(1999)04-0395-03
The relationship between different doses and effect of 32P-GTMS and 90Y-GTMS in cancer radiotherapy
TAN Jian, DONG Feng, SUN Fu-yin,et al.
General Hospital,Tianjin Medical University,Tianjin 300052,P.R.China
【Abstract】 Objective：To clarify the biological effect after intratumoral injection of different doses of 32P-GTMS or 90Y-GTMS. Methods：Seventy-two Kunming mice were inoculated subcutaneously with S180 tumor cells.After 7-10 days,The solid tumors grew in mice at the injection sites. Each 36 mice were divided into 3 groups. The 32P-GTMS or 90Y-GTMS was injected into the tumor center of the test groups with different doses(1 m Ci,2 m Ci,4 m Ci).On the 7th,14th,21th,and 28th days after the injection,72 mice were killed for the tumor size measurement and pathological examination.Results：Significant tumor regression and cell killing effects were observed for both of 32P-GTMS and 90Y-GTMS.The largest killing radius of 32P-GTMS was 3.5～4 mm, and that of 90 Y-GTMS was 5 mm.Conclusion：The largest killing did not increase with the increase of injected doses.
, 百拇医药
Key words：Radionuclide;Tumor;Interventionaltreatment
近年来发展的各种局部放射性核素介入方法已成为临床治疗的主要手段之一[1～3]。肿瘤内直接注射放射性微球已成为一种治疗肿瘤的新方法4～5。但由于此方法为肿瘤内直接注射，放射性药物集中在注射点周围，因而肿瘤内不同位置的放射性吸收剂量及辐射所造成的生物效应不同。本文目的是观察肿瘤内注射不同放射性剂量的32P-玻璃微球(32P-GTMS)和90Y-玻璃微球(90Y-GTMS)后，其对肿瘤细胞的生物效应，为临床开展肿瘤内照射治疗提供剂量学参考。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 动物：选用昆明鼠为实验动物，体重18g～22g(天津药物检验研究所动物室提供，医动字第98-03号)。
, 百拇医药
1.1.2 细胞系：瘤株选用S180细胞系，(天津药物检验研究所提供)。于昆明鼠腋下注入1×107细胞/ml，接种后7～10天，均长成约1.5cm×1.4cm×1.1cm至2.3cm×1.7cm×1.5cm的实体瘤。
1.1.3 放射性药物：90Y-GTMS由中国原子能研究院提供。32P-GTMS由中国核动力研究设计院提供，药品形式为灰褐色粉末，使用时用40%碘油悬浮，用振荡器使悬浮液均匀。
1.2 实验方法
1.2.1 实验分组：同一批昆明鼠，将带瘤鼠随机分成7组，每组12只。一组为对照组，不做任何处理。3组为32P-GTMS实验组，分别测量瘤体大小并向瘤块中心注入剂量分别为148mBq(4mCi)、74mBq(2mCi)、37mBq(1mCi)的32P-GTMS碘油悬浮液各50μl。其余3组为90Y-GTMS实验组，分别测量瘤体大小并向瘤块中心注入剂量分别为148mBq(4mCi)、74mBq(2mCi)、37mBq(1mCi)的90Y-GTMS碘油悬浮液各50μl。
, 百拇医药
1.2.2 实验方法：32P-GTMS实验组中，各剂量组瘤内注入药物后7，14，21，28天；而90Y-GTMS实验组在7、14天和21天时，将小鼠颈椎脱臼分批处死，解剖小鼠取出瘤块，测量瘤块大小并做病理检查，以观察肿瘤坏死情况。
2 结果
2.1 32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的杀伤效应
32P-GTMS和90Y-GTMS均对肿瘤具有明显的杀伤作用，与对照组瘤细胞的自然坏死率25%～30%相比较，不同放射性剂量实验组的平均瘤细胞坏死率均有明显增高，且显示出一定的规律。结果表明，随着照射时间的延长，肿瘤坏死越来越明显。注射32P-GTMS后1周以内各组坏死面积平均达到69%～85%，个别切片(4mCi组)可见面积较大的坏死灶。给药14天坏死面积平均达到95%～96%，且均出现明显的大片坏死灶，药物注入21天以后，各剂量组全部病理切片显示所有的瘤细胞均坏死，周围为结缔组织、炎细胞所包围浸润(见表1)。且4mCi组有1例病理切片显示，瘤组织完全消失，为结缔组织所替代。注射90Y-GTMS后7天，坏死面积平均达到50%～75%。当14天时肿瘤组织的平均坏死面积达93%～100%(见表1)。且在14天时，1mCi组有2例，2mCi组有2例，4mCi组全部的切片上所有肿瘤细胞均坏死，周围为结缔组织、炎细胞所包绕、浸润。药物注入21天以后，各剂量组全部病理切片显示所有的瘤细胞均坏死。
, 百拇医药
表1 32P和90Y-玻璃微球注入不同时间后各实验组肿瘤组织的平均坏死率 组别
剂量(mCi)
32P-GTMS组平均坏死率(%)
90Y-GTMS组平均坏死率(%)
7
14
21
28(天)
7
14
21
, 百拇医药
28(天)
对照组
0
25
30
30
30
25
30
30
30
实验组
1
85
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95
100
100
70
97
100
-
2
68
96
100
100
75
93
, 百拇医药
100
-
4
52
95
100
100
70
100
100
-
2.2 32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的杀伤范围
, http://www.100md.com 32P-GTMS实验组中，瘤块坏死灶的长径均值约为7～8mm范围内。其中1mCi组的平均坏死长径的均值为7.6mm。2mCi组的平均坏死长径的均值为7.4mm。4mCi组的平均坏死长径的均值为7.8mm。90Y-GTMS实验组，其坏死灶的长径均值为7～11mm。1mCi组的坏死灶长径均值为11mm；2mCi剂量组的坏死灶长径均值为8mm；4mCi剂量组的坏死灶长径均值为7mm。在两个实验组，坏死灶周围的组织情况分两种：一种是除了坏死灶外，周围已无存活瘤组织，完全由结缔组织所替代，在其交接处边缘明显有炎细胞浸润。另一种情况是周围有瘤组织，其平均坏死率在30～40%，稍高于对照组。
3 讨论
直接注射放射性微球治疗恶性肿瘤是一种有效的治疗方法，但到目前为止尚无公认的简便的剂量估算公式。现行的计算公式均是以假设放射性微球在肿瘤内均匀分布为前提的。实际上碘油悬浮的放射性微球是集中注射部位附近，因而可视为点源。据文献报道[6]90Y约99.9%的吸收剂量分布在距点源7.3mm以内，其中95%分布在4mm以内。在病理实验组的结果表明，剂量增加了4倍时，当照射时间延长至14天时，各实验组的坏死灶长径均值不超过11mm，在完全坏死灶外，未见明显损伤征象。这表明90Y对肿瘤杀伤的有效半径不超过5.5mm。另据文献报道，32P在组织中平均射程2mm，最大8mm，达到远距离的高能量射线，只有极少数。病理实验结果同样也表明32P-GTMS在S180肉瘤内的平均射程接近4mm，当点源放射性剂量由1mCi增加到4mCi，照射时间由14天延长至28天期间，病理结果示各实验组坏死灶长径均值不超过8mm。坏死灶半径不与点源放射性剂量的增长成比例关系，这也证明了点源放射强度的增高并不意味着平均射程的增大，也不表明其中的高能量射程远的射线相应增加。因此，笔者认为90Y-GTMS的有效杀伤半径为5mm左右，而32P-GTMS的有效杀伤半径不超过4mm。
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文献报道[7]，瘤内直接注入的放射性药物随剂量的增加则控制肿瘤的效果也有所增加。这与本文的结果并不矛盾。本文实验中发现：在90Y和32P-GTMS的4mCi实验组中，均有实验动物的病理结果显示：在注射放射性药物7天时出现明显的坏死灶，坏死灶出现的时间比其它实验组早。这可能是由于放射性药物剂量的增加可使有效杀伤半径内肿瘤组织坏死的时间提前，肿瘤坏死物质吸收早。这样在放射源全部能量释放出以前可杀伤更多的瘤细胞。
从本文的结果来看，1mCi32P和90Y-GTMS的剂量足以使1cm左右的肿瘤发生明显坏死，在此基础上，放射性剂量的增加，照射时间的延长将不再引起坏死率的相应提高。在点源处增加剂量，对于小的瘤体没有必要，对于体积较大的肿瘤，用单点增加其放射性剂量的方法来增加其杀伤范围，远不如用较小剂量多点注射经济有效。对于生长速度较快和组织较致密的肿瘤，应考虑适当增加放射性药物注射剂量，使肿瘤组织在一个较短的期间内接受到足够的辐射能，以达到迅速控制肿瘤生长的目的。如何根据肿瘤的部位大小和形状合理布局注射点，使肿瘤各个部位均得到有效杀伤剂量，还有待于进一步研究。
, 百拇医药
基金项目：本研究为国家自然科学基金资助课题
参考文献
1 Wilder RB, Denardo GL, Denardo SJ, et al.Treatment of cancer with intratumoral infusion of radioisotopes [J] .Int J Radiot Oncol Biol Phys,1994,30(3)：737～739.
2 严律南，李立，陈晓理，等.32磷-玻璃微球肝动脉灌注治疗晚期肝癌的初步应用[J].中华外科杂志，1996，34(9)：526～529.
3 Andrew JC,Walker SC,Ackermann RJ,et al.Hepatic radioembolization with 90Y containing glass micropheres：preliminary results and clinical follow-up [J] .J Nucl Med,1994,35(10)：1637～1644.
, 百拇医药
4 Order SE,Siegel JA, Lustig RA, et al. A new method for delivering radioactive cytotoxic agents in solid cancers [J] .Int J Radiat.Oncol Biol Phys,1994,30：715～720.
5 Riva P,Arista A,Tison V,et al. Intralesional radioimmunotherapy of malignant gliomas.An effective treatment in recurrent tumors [J] .Cancer,1994,73：1076～1082.
6 Lueders C,Kopec M, Morstin K,et al.Die Radiosynoviorthese. Anwendung und durchfuehrung unter besonderer beruecksichtigung dosimetrischer aspekte [J] .Akt Rheumatol.1992,17：74.
7 徐白萱，田嘉禾，张锦明，等.超声引导瘤内注射90Y-GTMS治疗肝恶性肿瘤的研究[J].中华核医学杂志，1996，2：103.
收稿日期：1998-10-28；修回日期：1998-12-11, 百拇医药
单位：谭建 董峰 崔瑞雪 张富海 贾强 吴晓琪 天津医科大学总医院核医学科(天津300052)；孙福印 苑淑渝中国医学科学院放射医学研究所；惠京 天津医科大学病理教研室
关键词：放射性核素；肿瘤；介入治疗
癌症990411
【摘要】目的：了解小鼠肿瘤内直接注射不同剂量32P-玻璃微球(32P-GTMS)和90Y-玻璃微球(90Y-GTMS)后，不同时间肿瘤组织的生物效应。材料与方法：采用昆明鼠作为实验动物，腋部皮下接种S180肿瘤细胞，7～10天后在注射部位长出实体瘤块。将每36只带瘤鼠分成三个剂量组，分别向各组鼠瘤块中心注射不同剂量(1mCi,2mCi,4mCi)的32P-玻璃微球或90Y-玻璃微球碘油悬浮液50μ1，在注射后不同时间(7天，14天，21天，28天)分批杀死各剂量组小鼠，取出瘤块，观察瘤体大小及病理变化。结果：32P和90Y-玻璃微球具有明显的肿瘤抑制和杀伤作用，它的有效杀伤半径分别约为3.5mm～4mm和5mm。结论：32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的有效杀伤半径不随放射性剂量的增加而增大。
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中图分类号：R817.5 文献标识码：A 文章编号：1000-467X(1999)04-0395-03
The relationship between different doses and effect of 32P-GTMS and 90Y-GTMS in cancer radiotherapy
TAN Jian, DONG Feng, SUN Fu-yin,et al.
General Hospital,Tianjin Medical University,Tianjin 300052,P.R.China
【Abstract】 Objective：To clarify the biological effect after intratumoral injection of different doses of 32P-GTMS or 90Y-GTMS. Methods：Seventy-two Kunming mice were inoculated subcutaneously with S180 tumor cells.After 7-10 days,The solid tumors grew in mice at the injection sites. Each 36 mice were divided into 3 groups. The 32P-GTMS or 90Y-GTMS was injected into the tumor center of the test groups with different doses(1 m Ci,2 m Ci,4 m Ci).On the 7th,14th,21th,and 28th days after the injection,72 mice were killed for the tumor size measurement and pathological examination.Results：Significant tumor regression and cell killing effects were observed for both of 32P-GTMS and 90Y-GTMS.The largest killing radius of 32P-GTMS was 3.5～4 mm, and that of 90 Y-GTMS was 5 mm.Conclusion：The largest killing did not increase with the increase of injected doses.
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Key words：Radionuclide;Tumor;Interventionaltreatment
近年来发展的各种局部放射性核素介入方法已成为临床治疗的主要手段之一[1～3]。肿瘤内直接注射放射性微球已成为一种治疗肿瘤的新方法4～5。但由于此方法为肿瘤内直接注射，放射性药物集中在注射点周围，因而肿瘤内不同位置的放射性吸收剂量及辐射所造成的生物效应不同。本文目的是观察肿瘤内注射不同放射性剂量的32P-玻璃微球(32P-GTMS)和90Y-玻璃微球(90Y-GTMS)后，其对肿瘤细胞的生物效应，为临床开展肿瘤内照射治疗提供剂量学参考。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 动物：选用昆明鼠为实验动物，体重18g～22g(天津药物检验研究所动物室提供，医动字第98-03号)。
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1.1.2 细胞系：瘤株选用S180细胞系，(天津药物检验研究所提供)。于昆明鼠腋下注入1×107细胞/ml，接种后7～10天，均长成约1.5cm×1.4cm×1.1cm至2.3cm×1.7cm×1.5cm的实体瘤。
1.1.3 放射性药物：90Y-GTMS由中国原子能研究院提供。32P-GTMS由中国核动力研究设计院提供，药品形式为灰褐色粉末，使用时用40%碘油悬浮，用振荡器使悬浮液均匀。
1.2 实验方法
1.2.1 实验分组：同一批昆明鼠，将带瘤鼠随机分成7组，每组12只。一组为对照组，不做任何处理。3组为32P-GTMS实验组，分别测量瘤体大小并向瘤块中心注入剂量分别为148mBq(4mCi)、74mBq(2mCi)、37mBq(1mCi)的32P-GTMS碘油悬浮液各50μl。其余3组为90Y-GTMS实验组，分别测量瘤体大小并向瘤块中心注入剂量分别为148mBq(4mCi)、74mBq(2mCi)、37mBq(1mCi)的90Y-GTMS碘油悬浮液各50μl。
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1.2.2 实验方法：32P-GTMS实验组中，各剂量组瘤内注入药物后7，14，21，28天；而90Y-GTMS实验组在7、14天和21天时，将小鼠颈椎脱臼分批处死，解剖小鼠取出瘤块，测量瘤块大小并做病理检查，以观察肿瘤坏死情况。
2 结果
2.1 32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的杀伤效应
32P-GTMS和90Y-GTMS均对肿瘤具有明显的杀伤作用，与对照组瘤细胞的自然坏死率25%～30%相比较，不同放射性剂量实验组的平均瘤细胞坏死率均有明显增高，且显示出一定的规律。结果表明，随着照射时间的延长，肿瘤坏死越来越明显。注射32P-GTMS后1周以内各组坏死面积平均达到69%～85%，个别切片(4mCi组)可见面积较大的坏死灶。给药14天坏死面积平均达到95%～96%，且均出现明显的大片坏死灶，药物注入21天以后，各剂量组全部病理切片显示所有的瘤细胞均坏死，周围为结缔组织、炎细胞所包围浸润(见表1)。且4mCi组有1例病理切片显示，瘤组织完全消失，为结缔组织所替代。注射90Y-GTMS后7天，坏死面积平均达到50%～75%。当14天时肿瘤组织的平均坏死面积达93%～100%(见表1)。且在14天时，1mCi组有2例，2mCi组有2例，4mCi组全部的切片上所有肿瘤细胞均坏死，周围为结缔组织、炎细胞所包绕、浸润。药物注入21天以后，各剂量组全部病理切片显示所有的瘤细胞均坏死。
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表1 32P和90Y-玻璃微球注入不同时间后各实验组肿瘤组织的平均坏死率 组别
剂量(mCi)
32P-GTMS组平均坏死率(%)
90Y-GTMS组平均坏死率(%)
7
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28(天)
对照组
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实验组
1
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2.2 32P和90Y-玻璃微球对肿瘤的杀伤范围
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3 讨论
直接注射放射性微球治疗恶性肿瘤是一种有效的治疗方法，但到目前为止尚无公认的简便的剂量估算公式。现行的计算公式均是以假设放射性微球在肿瘤内均匀分布为前提的。实际上碘油悬浮的放射性微球是集中注射部位附近，因而可视为点源。据文献报道[6]90Y约99.9%的吸收剂量分布在距点源7.3mm以内，其中95%分布在4mm以内。在病理实验组的结果表明，剂量增加了4倍时，当照射时间延长至14天时，各实验组的坏死灶长径均值不超过11mm，在完全坏死灶外，未见明显损伤征象。这表明90Y对肿瘤杀伤的有效半径不超过5.5mm。另据文献报道，32P在组织中平均射程2mm，最大8mm，达到远距离的高能量射线，只有极少数。病理实验结果同样也表明32P-GTMS在S180肉瘤内的平均射程接近4mm，当点源放射性剂量由1mCi增加到4mCi，照射时间由14天延长至28天期间，病理结果示各实验组坏死灶长径均值不超过8mm。坏死灶半径不与点源放射性剂量的增长成比例关系，这也证明了点源放射强度的增高并不意味着平均射程的增大，也不表明其中的高能量射程远的射线相应增加。因此，笔者认为90Y-GTMS的有效杀伤半径为5mm左右，而32P-GTMS的有效杀伤半径不超过4mm。
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文献报道[7]，瘤内直接注入的放射性药物随剂量的增加则控制肿瘤的效果也有所增加。这与本文的结果并不矛盾。本文实验中发现：在90Y和32P-GTMS的4mCi实验组中，均有实验动物的病理结果显示：在注射放射性药物7天时出现明显的坏死灶，坏死灶出现的时间比其它实验组早。这可能是由于放射性药物剂量的增加可使有效杀伤半径内肿瘤组织坏死的时间提前，肿瘤坏死物质吸收早。这样在放射源全部能量释放出以前可杀伤更多的瘤细胞。
从本文的结果来看，1mCi32P和90Y-GTMS的剂量足以使1cm左右的肿瘤发生明显坏死，在此基础上，放射性剂量的增加，照射时间的延长将不再引起坏死率的相应提高。在点源处增加剂量，对于小的瘤体没有必要，对于体积较大的肿瘤，用单点增加其放射性剂量的方法来增加其杀伤范围，远不如用较小剂量多点注射经济有效。对于生长速度较快和组织较致密的肿瘤，应考虑适当增加放射性药物注射剂量，使肿瘤组织在一个较短的期间内接受到足够的辐射能，以达到迅速控制肿瘤生长的目的。如何根据肿瘤的部位大小和形状合理布局注射点，使肿瘤各个部位均得到有效杀伤剂量，还有待于进一步研究。
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基金项目：本研究为国家自然科学基金资助课题
参考文献
1 Wilder RB, Denardo GL, Denardo SJ, et al.Treatment of cancer with intratumoral infusion of radioisotopes [J] .Int J Radiot Oncol Biol Phys,1994,30(3)：737～739.
2 严律南，李立，陈晓理，等.32磷-玻璃微球肝动脉灌注治疗晚期肝癌的初步应用[J].中华外科杂志，1996，34(9)：526～529.
3 Andrew JC,Walker SC,Ackermann RJ,et al.Hepatic radioembolization with 90Y containing glass micropheres：preliminary results and clinical follow-up [J] .J Nucl Med,1994,35(10)：1637～1644.
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4 Order SE,Siegel JA, Lustig RA, et al. A new method for delivering radioactive cytotoxic agents in solid cancers [J] .Int J Radiat.Oncol Biol Phys,1994,30：715～720.
5 Riva P,Arista A,Tison V,et al. Intralesional radioimmunotherapy of malignant gliomas.An effective treatment in recurrent tumors [J] .Cancer,1994,73：1076～1082.
6 Lueders C,Kopec M, Morstin K,et al.Die Radiosynoviorthese. Anwendung und durchfuehrung unter besonderer beruecksichtigung dosimetrischer aspekte [J] .Akt Rheumatol.1992,17：74.
7 徐白萱，田嘉禾，张锦明，等.超声引导瘤内注射90Y-GTMS治疗肝恶性肿瘤的研究[J].中华核医学杂志，1996，2：103.
收稿日期：1998-10-28；修回日期：1998-12-11, 百拇医药