外周血淋巴细胞染色体畸变，特别是双着丝粒染色体(dicentric chromosome，dic)加环(ring, r)指标作为电离辐射诱发的标志性染色体畸变类型，其自发率低且几乎不受年龄和性别的影响，对于疑似或不明原因的照射可通过染色体畸变分析判断放射损伤，并可较为准确地估算生物剂量^[1]。本研究利用染色体畸变分析估算生物剂量，报道1例介入术后7个月疑似因介入手术致背部皮肤大面积严重溃烂患者的皮肤损伤，确定其为介入治疗所致放射性皮肤损伤。同时利用非稳定性染色体畸变衰减变化的剂量校正系数^[2]和借助国际原子能机构(IAEA)推荐的不同数学模型^[3]对受照者进行回顾性生物剂量的重建，修正因延迟采血而造成的估算剂量误差等，以期为发生类似医疗照射事故时估算生物剂量提供参考。

资料与方法

1. 基本资料：患者女，50岁，农民。于2020年1月2日在某县级医院行冠状动脉造影+支架植入介入治疗，术中植入3个冠状动脉支架，手术过程持续约3.5 h。术后2个月背部出现红色丘疹伴瘙痒症状，在当地医院对症治疗，症状未减轻，后逐渐出现背部皮肤溃烂。分别于术后5和6个月到省、市级三甲医院治疗，均未见减轻。术后7个月因怀疑背部皮肤损伤为介入治疗所致而联系当地市职业病防治研究所咨询，随后，该所立即派专业技术人员进行了患者病史采集、患者医学检查资料收集等相关的调查工作。于2020年7月22日(术后203 d)采集患者肝素抗凝静脉血，进行外周血淋巴细胞染色体畸变分析和生物剂量估算。

2. 仪器与试剂：TDLV5-A型低速大容量离心机(上海安亭科学仪器厂)；高通量染色体自动扫描系统(ZEISS Axio Imager Z2 with Metafer，德国Carl ZEISS公司)；人外周血细胞培养基(青岛莱佛生物工程研究所)。

3. 染色体标本的制备和畸变分析：按照GBZ/T 248-2014标准^[4]推荐的方法，进行外周血微量全血培养和染色体标本的制备。染色体畸变的人工分析详见文献[5]，对染色体自动扫描系统(德国Carl ZEISS公司)采集到的高倍图像，使用Ikaros分析软件(德国Carl ZEISS公司)进行核型分析。主要记录dic、r和无着丝粒断片(acentrics, ace)等非稳定性畸变，以及涉及大片段易位(translocation, t) 或缺失(deletion, del)等稳定性畸变，观察到的畸变由两名经验丰富的阅片者审核后给出，结果以每细胞畸变数表示，dic半自动分析方法见文献[6]。对上述采集到的高倍图像使用DCScore软件(德国CARL ZEISS公司)进行dic自动分析，对软件检测到的所有dic由人工根据经验确认，剔除假阳性dic后，再导出软件给出经过人工确认的dic数和分析细胞数，结果以每个细胞dic数表示。

4. 剂量估算：采用生物剂量估算软件CABAS^[7]，利用本课题组基于dic半自动与人工分析、dic+r人工分析构建⁶⁰Co γ射线离体照射人外周血的剂量效应曲线^[6]及GB/T 28236-2011标准推荐曲线^[8](表 1)，估算患者的受照剂量、泊松分布u检验值和身体受照份额等。计数资料用每个细胞的畸变数±标准误表示。

5. 回顾性剂量重建：由于术后7个月才采集到患者的血样进行染色体畸变分析，此时非稳定染色体畸变已经衰减丢失，而有文献报道可利用非稳定染色体畸变的衰减变化和过离散分布回顾性估算受照者的生物剂量。如可依据dic+r随时间延长衰减的剂量校正系数^[2]以及IAEA推荐的Dolphin′s模型和Qdr方法^[3]来修正因延迟采血而造成的估算剂量误差。

(1) dic+r随时间衰减变化的修正系数估算剂量方法：由于本例患者与南京“5.7”¹⁹²Ir源放射事故受照者“王”^[9]均为局部极度不均匀照射，受照时年龄分别50岁和58岁，且dic+r的发生率与性别无关，两例患者dic+r的衰减规律可能有类似之处。因此，本研究选用刘青杰教授实验室基于南京事故患者照后4年dic+r估算剂量的校正系数与时间的变化规律拟合的公式(1)^[2]估算剂量。

$ \mathit{K}{\rm{ = }}0.772\;8{\mathit{x}^{0.170\;6}} $

(1)

式中，K为dic+r估算剂量的校正系数；x为照射后的时间，d。

(2) Dolphin′s模型估算剂量方法：Dolphin′s模型又称不纯泊松分布(contaminated Poisson，CP)法，该模型认为在局部照射条件下，dic在细胞间的分布是受照部分的泊松分布与未受照部分过离散分布的叠加，未照射部分含有的畸变可忽略，该分布与正常泊松分布相比，正常细胞所占份额相对增加，分布过离散。主要用于在dic为过离散分布时局部或不均匀照射的剂量和身体受照份额的估算^[3]，而且有报道显示，该模型可以用于因延迟采样对受到不均匀照射受照者的剂量重建^[10]。通过计算身体受照部分的平均dic产额y值估算剂量，其公式如(2)^[11-12]：

$ \frac{y}{{1 - {{\rm{e}}^{ - y}}}} = \frac{x}{{N - {n_0}}} $

(2)

式中，y为身体受照部分平均dic产额；x为观察到的dic数；e^-y代表无dic的细胞数；N为观察到的总中期分裂相数；n₀为不含dic的中期分裂相数。

(3) Qdr估算剂量方法：Qdr方法是目前常用的另一种估算局部或不均匀照射时的剂量，也是IAEA推荐的因延迟采样对受到非均匀照射受照者的剂量重建方法^[3]。该方法与Dolphin′s模型的原理基本相同，区别在于Dolphin′s模型只统计dic产额，Qdr方法还要统计计数超额的ace。其公式如(3)^[12]：

$ Qdr = \frac{x}{{Nu}} = \frac{{{y_1}}}{{1 - {{\rm{e}}^{ - {y_1} - {y_2}}}}} $

(3)

式中，Qdr为需计算出的损伤细胞中的预期dic+r产额(即每细胞dic+r数)；x为实际观察到的dic+r数；Nu为包含非稳定染色体畸变的第1次有丝分裂细胞数；y₁和y₂分别为观察到的dic+r产额和ace产额。

结果

1.染色体畸变分析与剂量估算：人工分析500个中期细胞检出54个dic、1个r、23个ace、13个t和3个del，dic半自动分析1 226个中期细胞检出51个dic。患者术后7个月，基于每个细胞的dic或dic+r估算的一次全身等效吸收剂量在0.68 ~ 0.95 Gy之间，dic半自动分析估算的剂量低于dic或dic+r人工分析估算剂量，包括国家标准推荐曲线在内的3条不同剂量率的人工分析曲线估算的剂量非常接近，半自动与人工分析估算剂量的相对偏差为27%~28%，但均表明该患者受到过量照射或为轻度骨髓型急性放射病，见表 2。

2.每细胞dic或dic+r数泊松分布u检验和身体受照份额的估算：将患者术后7个月的每细胞dic或dic+r数和剂量曲线的系数分别输入CABAS软件，进行泊松分布u检验和身体受照份额的估算(表 3)。可以看出4条曲线计算出的u值均>1.96，σ²/y均>1.00，dic或dic+r不符合泊松分布，为过离散分布，显示患者受到局部不均匀照射；按照软件默认的D₀取值为2.7 Gy时，4条曲线估算的身体受照份额为35.33%~37.02%，较为接近。说明dic半自动分析和dic+r人工分析对区分是否为均匀照射及身体受照份额的估算有较好的一致性。

3. 不同数学模型重建患者的受照剂量

(1) 剂量校正系数重建剂量：将术后至采血时间约203 d代入式(1)，计算出该例患者的剂量校正系数K为1.91，估算照后短时间内的全身平均吸收剂量为1.91×0.94=1.80 Gy(95%CI 1.50~2.12 Gy)，接近于术后7个月基于dic+r估算剂量的2倍。

(2) Dolphin′s模型重建剂量：将dic半自动分析和人工分析检测到的dic数、分析细胞数和不含dic的细胞数(表 2，3)代入式(2)，计算出的y值分别为0.208 9 dic/细胞和0.576 9 dic/细胞，将这2个y值分别代入Y₁和Y₂剂量曲线(表 1)估算的剂量分别为：2.15 Gy(95%CI 1.98~2.32 Gy)和2.48 Gy(95%CI 2.33~2.64 Gy)，估算的剂量相当于照后短时间内的全身平均吸收剂量，略高于剂量修正系数估算的剂量。

(3) Q_dr方法重建剂量：将观察到的y₁即dic+r产额(55/500=0.110/细胞)和y₂即ace产额(23/500=0.046/细胞)代入式(3)计算出的Qdr值为0.761 6 dic/细胞，将该值分别代入Y₃和Y₄剂量曲线(表 1)估算的剂量分别为：2.77 Gy (95%CI 2.61~2.94 Gy)和2.86 Gy(95%CI 2.68~ 3.04 Gy)，估算的剂量相当于照后短期内的全身平均吸收剂量，略高于Dolphin′s模型估算的剂量。

以上3种方法重建的剂量为1.80~2.86 Gy，可能反映照后短时间内患者全身受到过轻度或中度骨髓型放射损伤，结合肺部CT检查显示的患者两肺部背侧高密度灶，局部实变，合并肺间质改变，以及患者存在放射损伤合并局部放射性皮肤损伤Ⅳ度的临床诊断结果^[13]，Qdr方法重建的剂量可能更为真实地反映患者术后短时间内的受照剂量。对此，还需要用稳定性染色体畸变分析重建剂量进行验证。

讨论

在发生辐射事故时，早发现和及时治疗对减轻患者放射损伤甚至挽救患者生命起着不可或缺的重要作用。因未及时发现而造成严重后果的事故较为典型的案例是1992年发生在山西忻州的辐射事故，使包括拾源者在内3名亲属死亡、拾源者妻子受到宫内照射和30余名相关人员受到不同程度的辐射暴露，后通过染色体畸变分析并估算生物剂量才发现了此次辐射事故^[14-15]。

本次医疗照射事故有很多类似之处和值得思考的问题，患者术后皮肤出现症状后先后在当地医院、省、市级三甲医院就诊，历时6个月均未识别出放射损伤。术后7个月经咨询放射病专家才怀疑为放射性皮肤损伤，此时患者背部皮肤已发生大面积严重溃烂^[13]。通过染色体畸变分析，检出每细胞dic+r数为0.11，其中1个细胞检出6个dic，估算的生物剂量接近1 Gy，dic+r泊松分布u检验结果符合局部不均匀照射的特征，至此确诊患者背部为放射性皮肤损伤。与南京事故患者“王”相比，本例患者的局部物理剂量可能要小，但因未及时识别，发展为严重的皮肤损伤。南京事故由于发现及时和积极系统的治疗，患者的右下肢Ⅳ度急性放射性皮肤损伤伤口愈合，疗效显著^[16]。因此，为了尽可能避免类似医疗照射事故的发生，有关卫生行政部门应加大对介入治疗等医疗照射行业的监督管理力度，加强综合医院临床医生辐射损伤知识的学习与普及，提高医务人员识别辐射损伤的能力。

近年来，欧美学者基于dic指标构建了全自动、快速和高通量的生物剂量估算系统，可很好地应对发生大规模核与辐射事故时医学应急响应生物剂量估算与快速临床分类诊断的需要^[17]。近期国内学者和本课题组相继建立了基于dic半自动分析的生物剂量估算方法，亦可将剂量估算效率提高数倍^{[6, 18]}。为此，本研究首次尝试用本课题组构建的基于dic半自动分析的剂量曲线估算患者的暴露剂量，并与人工分析曲线估算剂量进行比较。结果表明，照后7个月3条人工曲线估算的剂量非常接近，半自动分析估算的剂量约为人工分析的73%，4条曲线估算的剂量均提示该例患者受到了过量照射，但本研究人工分析500细胞用时约8~10 h，半自动分析1 226个细胞用时约2~3 h，人工剔除假阳性dic用时仅约20 min，明显提高了剂量估算和人工工作效率。而且，在利用CABAS软件进行泊松分布u检验和身体受照份额的估算中，两种分析方法所得结果基本一致，即dic或dic+r均显示为过离散分布，估算的身体受照份额均较为接近。可见dic半自动分析对于均匀或非均匀照射估算剂量以及对于事故受照者临床分类诊断都是可行的。

国内外发生的很多辐射事故因未能及时发现，会因延迟采样而造成估算生物剂量的误差。为此，学者们尝试利用不同的数学模型重建受照者照后短时间内的暴露剂量。陆雪等^[2]利用dic+r随时间衰减变化的剂量修正系数估算了2014年南京事故受照者照后4年的生物剂量，结果显示重建的剂量与照后5 d基本一致。Voisin等^[12]利用Dolphin′s模型和Qdr方法，对伊朗1例因误拾¹⁹²Ir放射源而致受到非均匀照射的患者进行了随访观察，照后207和529 d基于检测到的每细胞dic+r数估算的剂量已明显下降，但经这两种模型修正后估算的剂量与照后5 d估算的剂量均有良好的一致性。在照后远期，利用这两种模型对切尔诺贝利核电站事故4例受到非均匀照射的患者，于照后11~12年进行了基于非稳定性染色体畸变分析的回顾性生物剂量重建，显示经模型修正后估算的剂量与照后短时间内估算的剂量有一定的一致性，而且与Dolphin′s模型相比，Qdr方法由于纳入ace数据重建的剂量更为准确^[19]。提示上述数学模型均有用于因延迟采样重建受照者生物剂量的可行性。本研究利用3种数学模型估算的剂量在1.80~2.86 Gy之间，剂量修正系数重建的剂量低于另两种模型，可能与借用其他患者的剂量修正系数有关。Qdr方法由于纳入了ace数据，重建的剂量可能更为真实地反映了患者照后短期内的全身平均吸收剂量。基于以上研究证据和患者存在放射损伤合并局部放射性皮肤损伤Ⅳ度以及肺间质改变的临床诊断结果，提示该例患者术后短期内可确诊为中度或中度偏轻骨髓型急性放射病并伴有局部急性放射性皮肤损伤。

综上，dic半自动分析对于均匀或非均匀照射估算剂量以及对于事故受照者临床分类诊断可行，且可明显提高剂量估算效率。非稳定性染色体畸变分析对局部不均匀照射受照者回顾性生物剂量的估算与重建有可行性，重建的剂量与患者的临床诊断基本一致。主要不足之处是仅采集到1次血样，未能通过定期医学随访观察非稳定染色体畸变的衰减变化，利用非稳定性染色体畸变分析观察患者染色体畸变的动态变化和利用稳定性染色体畸变分析重建患者的剂量是未来的工作重点。总之，针对本研究分析结果，有关卫生行政部门有必要进一步加大对医疗照射行业的监督管理和专业人员的培训力度，提高临床医务人员合理利用辐射技术的水平和对辐射损伤的鉴别能力，以尽可能避免类似医疗照射事故的发生。

利益冲突  无

志谢 感谢中国医学科学院放射医学研究所辐射生物剂量与生物标志物联合实验室“过量受照人员辐射生物剂量与生物标志物研究”项目对本研究的支持

作者贡献声明  韩林负责染色体畸变分析与论文撰写；张冰洁、毛喻萱负责样品采集与患者信息收集；王平负责实验数据的分析与处理；李杰、杜沙沙负责染色体标本的制备与染色体畸变的分析；赵凤玲、刘玉龙负责论文的修改与指导；吕玉民指导论文的撰写与修改