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微波消融治疗骨肿瘤
来源: 发布时间:2017-03-28 点击量: 1737

消 融 (ab lation) 在 医 学 上 是指 通 过物 理 、化 学 方法(微波、液氮、射线或不可逆 电穿孔等) 去除某 部分生物组织或杀死肿瘤细胞 。 1975 年 ,国际高 温肿瘤学大会在华盛顿召开, 自此 ,消融在全世界 范围内被成功应用于肝癌、肺癌 、肾癌和骨癌等肿 瘤 的治 疗 。 本 文就 微波 消 融治 疗骨 肿瘤 的相关 基 础与临床研 究进行探讨 ,同时介绍 了唐都 医院在 该领 域 的研 究成果 和成 熟经验 。 

l 微波消融的原理 

实体肿瘤区域 内杂乱无章的血管构型导致局 部微环境的变化 (如缺氧、pH 值增高等) ,使肿瘤 细胞较正常细胞对高温敏感。 肿瘤细胞耐受的温 度上限为43℃,在此温度水平 以上 ,肿瘤细胞可被 选择性地杀灭或损伤,而正常组织则不受损害。 

微波可激励肿瘤中的极性水分子产生超高速 振动 ,水分子 的振动、发热可使瘤段骨升温,肿瘤 表面和 中心温度快速提高,肿瘤细胞出现凝 固性 坏死 。 而在所有肿瘤细胞均被杀灭 的同时,周 围 正 常组 织特 别 是 血管神 经 由于采 取局 部 隔热 降温 等保护性措施 ,可 以免受高温损伤 。 可见,通过高 温 的局 部 热 效应 及 热 传 导 作 用 ,微 波 消 融技 术 既 控制 了肿瘤 的发展 ,又完整地保 留骨与关节结构 的稳定结构性,最大限度地保存肢体和关节功能。 

2 微波消融的相关基础研究 

2.1 杀死活细胞的热剂量 问题 

确 定 微 波 杀 死 肿瘤 活 细 胞 的热 剂 量 , 掌握 灭 活 骨 组 织 所 需 的 温度 和 时 间 ,对 微 波 消 融 治疗 骨肿瘤 的临床 研 究具 有重要 意 义 。 唐 都 医院应 用 可 精确控制时 间和温度的 M A S II微波工作站持续 发 射微 波 ,采 用酶 组 织化 学 染色 、AT P 检 测 和流 式 细胞仪等方法确定细胞活性。 结果(图 1,2) 表明, 可靠杀死活性细胞的热量下限为“ 50℃ X 5 m in”。 

2.2 灭活骨的再生研究 

灭活骨微波灭活后的病理转归过程与 自体骨 及异体骨移植后 的病理变化有许多相似之处。 我 院对 l6 只杂种成年犬灭活骨的远期归宿进行研 究,墨汁灌注法(图3) 证实灭活骨可逐渐进行再血 管化,四环素标记和骨扫描结果(图4,5)则显示灭 活 骨具 有 良好 的骨 再生 潜 能 。 这 一 结论 也得 到 了 临床 随访 骨扫 描结 果 的证实 。 

2_3 灭活骨力学性质的研究 

微波消融技术治疗骨肿瘤尽管在临床上取得 满意效果,但仍面临着 术后病理性骨折的预防 问 题 ,因此研究微波消融对灭活骨力学性质的影响, 有 助 于 采 取 针对 措 施 ,减 少甚 至 避 免 病 理性 骨 折 的 发 生 。 我 们 将 灭 活 骨 和 对 照 骨 试 样 置 于 Instron.1341仪 上 (图 6) ,对 其 拉 伸 应 力 、压 缩 应 力 、骨折功和拉伸率等进行测量,结 果发现,压缩 应力明显增加 ,而牵张应力改变不 明显;四点弯曲 实验证实灭活骨 的疲劳寿命呈指数性下 降,说明 微波高温降低 了皮质骨 的弯 曲能力 ,骨组织脆性 增加 ,易突发断裂 。 这一结果提示在临床上需改 进治疗方法,实施钢板内固定 以增加骨折功, 降低 病理性骨折的发生率 。 

3 微波 消融 的相 关临 床研 究 

3.1 骨盆 肿瘤 

有相 当 比例 的原发 性和 继 发性 肿瘤 发 生 于骨 盆,常侵犯至髋 臼周 围。 由于骨盆区域解剖复杂,肿瘤深在, 因此确诊时往往 已处于 中晚期 。 该部位肿瘤手 术创伤较大 ,并发症 较高 , 以复发和感染为主 。 复习关于骨盆肿瘤治疗 的文献 ,最常见的评价为:“ 巨大的挑战”、“ 出奇地 困难”、“ 想要保证患者术后 的行走功能,没有 比髋 臼区肿瘤手术再难 的了”、“ 骨盆肿瘤治疗面临着越来越多的失败率”等等。 总而 言之,即使是对于一个非常富有经验 的骨肿瘤医生而 言,骨盆肿瘤 的治疗依然是一 个艰 巨的任务 。

Enneking 将骨盆肿瘤分为 4 型, I 型:髂骨区;II型:髋 臼周围区;IⅡ型:坐骨耻骨 区;Ⅳ型:骶骨区。 骨盆环 由大块的扁平松质骨组成。 恶性肿瘤在松质骨 内的播散阻隔很小 ,侵犯 范围往往大于影像学资料显示 的范围,但髋 臼顶、髋关节前后柱到分区分界线 的距离很难确定 ,而这涉及到精确的截除线问题 。 内半骨盆切除术是治疗骨盆肿瘤的有效手段 ,但技术要求较高,不易达到手术的安全界限(有时甚至完全不可能) ,因而术后复发率甚高(图7) ; 同时,内半骨盆切除术后缺损较大,需采取相应的重建措施 以恢复脊柱和下肢之间的连续性 ,以及骨盆环的完整性和稳定性 。

3.1.1 微波消融的手术过程

3.1.1.1 显露切 口(图 8) (1) 骨盆 内侧暴露 :切开腹壁肌 ,腹膜外分离髂窝,显露并牵开髂外血管和股神经,暴露坐骨大孔,如瘤体较大 尚需与盆内脏器分开; (2) 骨盆外侧暴露:掀开臀大肌肌皮瓣,显露坐骨神经和坐骨大孔 。 一般来说,单纯 的坐骨肿瘤仅需骨盆外侧显露,耻骨肿瘤仅 需骨盆 内侧暴露。 其他情况则需要同时进行 内外侧暴露(T 型切 口) 。

3.1.1.2 灭活肿瘤 用长止血钳穿过坐骨大孔,拉 出3~4 块湿纱布以覆盖坐骨神经 ,此时需注意的是 ,如瘤体较大并充满坐骨大孔,则应格外小心,切勿捅破肿瘤污 染手术野 。 分 离完 毕后 即可进 行灭 活。 灭活范 围主要根据 M R I显示 的信号异常 区,布置好天线后开始输入微波能。 密切监测温度,确保肿瘤 区的任一部位均达到至少 60~C ~ 80~C , 加热时间通常为 30 m in 。 灭活过程 中需不时 向穿过坐骨神经 的纱布滴 水降温 , 以保护坐骨神经 。如肿瘤十分接近髋 臼软骨 ,则需要在关节 内建立水循环降温系统 ,有时甚至需要将髋关节脱位 , 以确保头、臼软骨不被破坏 。

3.1.1.3 肿瘤切除与骨盆重建 灭活后切除或刮除失活的松软肿瘤组织 ,恢复骨盆的骨性轮廓 。 有时需要采取简单的重建措施 (图9) ,如植骨 、水泥或钢板 固定、假体置换等,使骨盆环 的承重力线保持连续。

3.1.2 微波消融的临床效果 自1994 年7 月至2009年 3 月,我们对 204 例恶性或高度侵袭性骨盆肿瘤(包括 7l例高度恶性肿瘤、56 例低度恶性肿瘤、52例侵袭性肿瘤和25例孤立性转移癌) 患者实施微波消融手术,其 中软骨肉瘤 、成骨肉瘤 、骨 巨细胞瘤和转移癌是常见诊断。 术后高度恶性肿瘤 3 年以上存活率为 54.9%,低度恶性肿瘤为 89%,所有侵袭性肿瘤 (主要为骨 巨细胞瘤) 得到局部和全身控制 ,仅 1例需做超半骨盆截 除。 25 例孤立性转移癌患者中 14 例于术后 6个 月至 3 年内发生其他部位转移,主要因肺转移或脑转移而死亡,余 11例无瘤存活至少 3 年 以上 。 所有患者术前不能忍受的疼痛均得到极大减轻或完全消失。 手术并发症较 低 , 局 部 复 发 率 7.8%,骨 折 率 1.3% , 感 染率1.2%。 结果证实 ,与截肢或其他治疗方法相比,微波消融治疗在肿瘤 学效果上至少没有 负面影响,但功能学效果远超于任何治疗手段 。 典型病例见图 10N 16。

3.2 肢体肿瘤

随着影像学技术、新辅助化疗 以及手术技巧的进步 ,保肢手术成为肢体肿瘤治疗的主流 。 唐都医院采用微波消融保肢手术治疗肢体肿 瘤,无论在肿瘤学结果还是功能学结果方面都具有明显的优点,结果令人鼓舞。

我们设计的新型微波消融保肢手术模 式,是仅将荷瘤骨从周围的正常组织分离而无需将整块骨关节切除,然后通过微波天线阵列对肿瘤原位灭活,最后对灭活的荷瘤骨段进行加固(包括 自体骨移植、异体骨移植、钢板螺钉 内固定等) 。 该术式使骨肿瘤邻近的 自然大关节结构得 以保 留,极大地促进了骨肿瘤患者近期和远期的肢体 功能。我们 自1992 年 7 月至 2009 年 3 月为 719 例肢体肿瘤 患者施 行微波 消 融保肢 手术 (典型病 例 见 图17~ 27) 。 其中高度恶性肿瘤 629 例 (主要是成骨肉瘤, 恶性纤维组织细胞瘤和伊文 氏肉瘤分别居第 2、3 位 ) ,低度恶性肿瘤 62 例 (主要有 软骨 肉瘤 42 例、造釉细胞瘤 16例 ) ,孤立性转移癌 28 例。 肿 瘤类型分布 ,患者性别、年龄与文献报道无 明显差 别 。 术 前均给 予2~3 个疗程的化疗 。 微波消融 保肢术后高度恶性肿瘤 3年生存率为 59.1%,低度 恶性肿瘤 3 年生存率为 88.7%。 尽管转移癌患者 手术 的主要 目的是姑息性和减轻症状 ,但也有 11 例得到长期的局部和全身控制 。 并发症包括局部 复发 (8.5%) ,深部感染(1.8%) ,术后骨折(5%,多 发生在研究早期) 。 绝大 多数存活病例所保 留的 肢体无论从美 容学上还是功能学上均满意,按世 界保肢学会标 准,平均功能得分在 90%以上 。 一 旦痊愈无远期松动之虞 。 

3.3 脊柱肿瘤 

脊柱肿瘤的治疗仍是骨肿瘤医师必须面对的 重大挑战,所谓 的全椎体切 除往往不能达到严格 意义上的“ 无瘤操作”,瘤体破碎后污染手术野,成 为术后复发的主要原因。 微波对于单发的椎体肿 瘤 ,可 以较为方便地进行消融治疗(图28) 。 尽管 仅适用于脊柱肿瘤 中的少部分病例 ,但 容易达到 安全界限 ,控制率较高。 目前我们应用此法处理 数十例病例 ,近期效果满意,随访正在进行之中。 

在脊柱肿瘤外科领域 中,骶骨肿瘤的治疗是 难 点之一 。 以常见的脊索瘤为例 ,切除后复发率 甚 高。 往往从影像学资料判断,截除平面似乎 己 达 到安全界限 ,但 仍有部分病例复发 。 我们有 3 例截除病例,本 以为截 断面是安全 的,但镜下依然 发现有肿瘤灶存在 (图29) 。 因此 ,在截除骶骨之 前 ,首先于预计的截骨线处插入微波天线,实行消 融措施 ,然后再进行手术,复发率可获 明显 降低。 对 于高达 S 平面的肿瘤 ,少数学者报道全骶骨切 除 治疗 方 式 ,但 手 术 创 伤 大 ,失 血 多 ,术 后 神经 功 能缺失较为 明显 ,脊柱和骨盆 间的联系也不容易 稳定,尽管有钉棒系统加植骨等重建方法 ,但往往 不甚牢靠, 易出现脊柱下沉 。 因此对于某些高位 骶骨病变,可以采取微波消融后刮除的方法 ;而对 于某 些神经源 起源 的肿瘤 ,可直接摘 除 ,控 制率 高 ,骨腔无需植骨, 效果较好 。 我们对 97 例骶骨 肿 瘤进行微波 消融治疗 。 其 中33 例为脊索瘤 ,施行骶骨部分切除手术 ,8例 (24%) 出现复发 ;11 例 为神经源 肿瘤 ,均手术摘 除 ,无一例 复发 。 53 例 S ~S 平面 的骶骨肿瘤中,33 例行单纯刮除手术 , 18 例 先行微波 消融 然后刮 除 ,结 果全部 得到控 制 。 典型病例见 图30,31。

4 存在问题 

4.1 儿童病 例 的治疗 选择 

对于骨发育不成熟的儿童病例而言,发生在 膝关节周 围的恶性骨肿瘤如实行假体置换,则 需 要牺牲股骨远端和胫骨近端 2 个大骨骺 ,发 育成 熟后患儿肢体长度的不平衡将会达到不可接受的 程度 ,且各种可延长假体 的技术 尚未成熟。 微波 消融保肢技术仅 需牺牲 1个大骨骺。 我们对 12 岁 以上的儿童实行保肢手术,肢体不平衡约3 cm 左 右 ,可通 过矫 形鞋 等予 以克服 。 

4.2 适 应证 问题 

微波消融的最佳适应证是所有骨盆和长管骨 的早中期恶性肿瘤 。 但诊断偏晚的患者往往瘤体 较 大,骨质 破坏严重 ,残 留的可资利用 的骨质 甚 少 ,灭活后重建困难。 在这种情况下,我们倾 向于 假体置换或异体骨移植 。 

4.3 精确加温 问题 

微波消融过程中一旦温度过低 ,哪怕只是微 小的部位 ,也很容 易造成局部复发;温度过高则没 有必要 ,对骨再生也有负面影 响。 在临床上往 往 采 取 宁 高 勿 低 (better higher than low er) 的 原 则 。 肿瘤是物理学上的非均质体 ,有些病例 以溶骨 为 主,有些病例 以成骨为主,其介 电系数差异较大 , 因而对微波能量的吸收速率相差显著。 在实行微 波 消融 时 ,所 需天 线 的数 量 以及 分 布 方 式 等 尚无 精确 的标 准 ,多依 赖 于 医 生 的经 验 。 尽 管 我们 采 用有限元重建、计算机模拟等方法进行系统研究, 但这些方法何时能指导临床 尚未可知。 与工程技 术人员密切协作 ,设计 出更为简单易行而又精确 的加热方法,也是未来研究的一个方向。





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