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摘要
全骨髓照射（TMI）是造血干細胞移植術前重要的預處理方式，傳統全身照射（TBI）模式易造成大范圍正常組織損傷，毒副作用顯著。本研究依托SmART多模態影像引導放療系統，搭建三維多模態臨床前小鼠全骨髓照射模型，并結合CBCT影像技術與蒙特卡羅算法完成劑量驗證。實驗結果表明，該TMI模型可精準靶向骨髓與脾臟組織，將心、肺、腸道等放射敏感器官的受照劑量大幅降低；在保障造血細胞長期穩定植入的同時，顯著減輕正常臟器輻射損傷。這套標準化模型可用于造血移植相關機制探索與新型預處理方案研發，實現臨床技術向基礎研究的反向轉化。
 
圖1：論文封面概要
 
材料與方法
選用近交系小鼠構建造血干細胞移植動物模型，搭配定制密閉固定裝置，保障實驗體位高度可重復。通過增強CBCT、microMRI完成靶器官與正常組織輪廓勾畫，利用SmART-Plan放療計劃系統分別制定TMI與傳統TBI照射方案。采用EBT3放射膠片、OSLD劑量計開展劑量驗證；設置不同處方劑量與分割照射方案，結合生物發光成像、流式細胞術及組織病理檢測，綜合評估小鼠生存率、造血細胞植入效率與臟器輻射損傷程度。
 
輻照實驗方案
整套實驗依托SmART多模態影像引導放療系統開展，借助機載CBCT完成精準定位與圖像配準。TMI采用分區多野對穿照射模式，設置11 Gy、12 Gy、14 Gy梯度處方劑量，部分組別采用分次方案（間隔6小時，分2次照射）；對照組采用標準全野全身照射（TBI）。所有組別統一劑量率400 cGy/min，實驗全程對小鼠實施麻醉固定，并對非靶組織進行屏蔽防護。
 
圖 2：（原文 Fig.1）展示 TMI 從定位、成像、計劃到照射的完整工作流程
 
主要研究結果
劑量學檢測證實，TMI模型靶區骨骼劑量分布均勻，肺部、腸道、肝臟等敏感器官平均劑量較傳統TBI下降50%以上。同等11 Gy劑量下，TBI可造成小鼠死亡，而TMI組小鼠可長期存活。造血植入實驗顯示，TMI與TBI兩組的造血細胞植入效率、長期造血重建能力無明顯差異；組織病理結果提示，TMI組腸道黏膜結構完整，輻射損傷程度遠低于TBI組。
 
圖 3：（原文 Fig.5）對比不同照射方案下小鼠生存率、造血植入及腸道病理差異
 
結論
依托SmART搭建的三維多模態影像引導TMI模型，具備精準的劑量調控能力，可在有效殺傷骨髓細胞的同時，最大程度保護正常臟器，規避傳統全身照射的嚴重毒副作用。該模型穩定性高、貼合臨床實際，可廣泛應用于造血干細胞移植、放射損傷機制、放化療聯合新方案等研究領域，為臨床移植技術優化提供可靠的臨床前研究平臺。
 
圖 4：（原文 Fig.4）呈現 TMI 與 TBI 方案的劑量分布及劑量體積直方圖對比
 原文出處DOI：10.1016/j.ijrobp.2021.06.001
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