EVALUATION OF DNA DAMAGE AND PATIENT RADIATION DOSE IN PEDIATRIC CARDIAC CATHETERIZATION *

ABDEL SALAM, E.⁽¹⁾, DIAB, H.M.⁽²⁾, KORRAA, S.⁽³⁾ and ABD EL-MEGEID, E.E.⁽¹⁾

(1) Pediatrics Dept., Faculty of Medicine, Cairo University,

(2) Radiation Protection Dept., National Centre for Nuclear Safety and
Radiation Control, AEA and (3) Environmental Risk Assessment Dept.,
Centre for Radiation Safety, AEA, Egypt.

Key words: Low dose irradiation, Cardiac catheterization,
Congenital heart disease.

دراسة لتقييم الضرر فى المادة الوراثية وتحديد الجرعة الإشعاعية
للأطفال أثناء عمليات قسطرة القلب

إكرام عبد السلام و حنان محمد دياب و سهير قراعة و إيمان إحسان عبد المجيد

خلاصـــة

يعد الأطفال الذين يعانون من مشاكل فى القلب أكثر عرضة لتكسير الأحماض النووية (المادة الوراثية) أثناء عمليات القسطرة حيث أنهم أكثر حساسية للإشعاع. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد الجرعات الإشعاعية التى يتعرض لها الأطفال أثناء عمليات قسطرة القلب ومعرفة مدى التكسير فى المادة الوراثية بدم الأطفال ذوى عيوب القلب الوراثية قبل وبعد إجراء عمليات القسطرة.
تم قياس الجرعة الإشعاعية التى يتعرض لها الأطفال أثناء عمليات القسطرة وتم قياس نسبة الموت المبرمج بخلايا الدم البيضاء والنوية الصغيرة قبل وبعد إجراء القسطرة لاثنين وثلاثون طفلاً ومقارنتهم بعشرين من الأطفال الأصحاء كمجموعة ضابطة.

أوضحت النتائج زيادة معنوية فى نسبة الموت المبرمج بخلايا الدم البيضاء والنوية الصغيرة وتكوين المذنبات بين الأطفال ذوى عيوب القلب الخلقية عند مقارنتهم بالأطفال الأصحاء، كما أوضحت زيادة معنوية فى نسبة الموت المبرمج بخلايا الدم البيضاء و النوية الصغيرة و تكوين المذنبات فى الأطفال ذوى عيوب القلب الخلقية بعد إجراء القسطرة.

وعند تقسيم الأطفال ذوى عيوب القلب الى أطفال لا يعانون من الازرقاء ((acyanotic وأطفال يعانون من الازرقاء ((cyanotic، أوضحت النتائج أن الأطفال الذين يعانون من الازرقاء كانوا أكثر تأثراً بالإشعاع أثناء إجراء القسطرة بالمقارنة بالأطفال الذين لا يعانون من الازرقاء وأيضاً عند قياس نسبة الموت المبرمج بخلايا الدم البيضاء والنوية الصغيرة وتكوين المذنبات.

و الخلاصة من هذه الدراسة أن الأطفال ذوى عيوب القلب الوراثية يميلون إلى الزيادة فى نسبة التكسر للمادة الوراثية عند مقارنتهم بالأطفال الأصحاء وهؤلاء الأطفال يتعرضون لجرعات طبية من الأشعة المؤينة لفترات ليست بقليلة أثناء عمليات قسطرة القلب كما أظهرت النتائج أن الأطفال الذين يعانون من الازرقاء كانوا أكثر تأثراً عند مقارنتهم بالأطفال الذين لا يعانون من الازرقاء ومن ثم ينصح بتوخى الحذر عند استخدام الإشعاع لفترات طويلة عند إجراء عمليات قسطرة القلب للأطفال.

ABSTRACT

Children with congenital heart disease (CHD) are theoretically at a relatively greater DNA damage risk during cardiac catheterization since they are relatively sensitive to radiological exposure. The purpose of this study was to estimate the radiation dose using thermoluminescent dosimeters (TLDs) during the cardiac catheterization procedure and evaluate the effect of radiation dose on peripheral blood of CHD using biological biomarkers. The applied biomarkers were apoptosis and the micronucleus assay (MN) in peripheral blood lymphocytes, which are biomarkers of DNA damage.

Radiation doses were estimated for 32 children at the age of 6 months up to 6 years. The subjects were divided into three groups; 16 cyanotic and 16 acyanotic and were compared to 20 age and socio-economic matching healthy controls.

The results showed that the entrance surface dose (ESD) ranged between 2.4 and 22.4 mGy (11.2 ± 8.0 mGy) in monitored pediatric patients. A significant increase in apoptosis was observed in each group after catheterization as compared to its level before catheterization; 12.3 ± 2.3 vs. 7.7 ± 2.3 (P < 0.0001) for cyanotic and 10.0 ± 3.2 vs. 6.7 ± 1.0 (P < 0.0001) for acyanotic patients.  However, it was higher in the cyanotic CHD as compared to the acyanotic CHD (12.3 ± 2.3 vs. 10.0 ± 3.2, P < 0.01). The frequency of micronuclei showed a significant increase in each group as compared to its level before catheterization;
10.4 ± 2.3 vs. 3.2 ± 1.4 (P < 0.000001) for cyanotic and 8.5 ± 1.4 vs. 4.2 ± 1.1
(P < 0.00001) for acyanotic. It was higher in the cyanotic CHD as compared to the acyanotic CHD (10.4 ± 2.3 vs. 8.5 ± 1.4, P < 0.001). Similarly was the percentage of comet formation in circulating lymphocytes where the percent of comet formation /100 cells was 9.2 ± 1.7 vs. 18.6 ± 4.1 (P < 0.0001) for cyanotic and
5.6 ± 1.2 vs. 16.2 ± 3 (P < 0.00001) for acynotic. However, it was higher in the cyanotic CHD as compared to the acyanotic CHD (18.6 ± 4.1 vs. 16.2 ± 2.3, P < 0.05).

In conclusion, CHD were exposed to high levels of radiation during cardiac catheterization but there was a wide variation in ESD. Patients with cyanotic heart disease seem to be more affected as compared to patients with acyanotic heart disease with reference to DNA damage in circulating lymphocytes. Careful consideration should be given to the suitability of radiation dosimeter for cardiac catheterization and the possible long term results of such an exposure should be kept in mind.