CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.27.020

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (27): 4379-4384.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.27.020

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CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤

宋蓬威¹，于杨²，刘明镇³，刘训伟³，王志国³，谢志勇³

¹威海卫人民医院影像科，山东省威海市 264200；²成武县人民医院胸外科，山东省成武县 274200；³济南军区总医院医学影像科，山东省济南市 250031

出版日期:2017-09-28 发布日期:2017-10-24
通讯作者: 谢志勇，副主任医师，济南军区总医院医学影像科，山东省济南市 250031
作者简介:宋蓬威，男，1977年生，山东省威海市人，汉族，2000年泰山医学院毕业，主治医师，主要从事骨创伤影像诊疗研究。
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863计划)资助(2013AA032203)；国家自然科学基金资助(81671799)

CT-guided bone cement infusion for metastatic tumor to the ilium

Song Peng-wei¹, Yu Yang², Liu Ming-zhen³, Liu Xun-wei³, Wang Zhi-guo³, Xie Zhi-yong³

¹Department of Radiology, Weihai People’s Hospital, Weihai 264200, Shandong Province, China; ²Department of Thoracic Surgery, Chengwu People’s Hospital, Chengwu 274200, Shandong Province, China; ³Department of Medical Image, Jinan Military General Hospital, Jinan 250031, Shandong Province, China

Online:2017-09-28 Published:2017-10-24
Contact: Xie Zhi-yong, Associate chief physician, Department of Medical Image, Jinan Military General Hospital, Jinan 250031, Shandong province, China
About author:Song Peng-wei, Attending physician, Department of Radiology, Weihai People’s Hospital, Weihai 264200, Shandong Province, China
Supported by:
The National High-Tech Research and Development Program of China (863 Program), No. 2013AA032203; the National Natural Science Foundation of China, No. 81671799

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

骨转移病灶：骨转移病灶的形成是原发癌经血行转移，肿瘤细胞与宿主相互作用的结果，据文献报告，在美国每年诊断新的癌症患者超过百万，其中约50%的患者最终发生骨转移，发生于骨转移的部位以中轴骨及下肢为多，尤其髋关节区域，膝、肘关节以远较少见。

经皮骨成形术：是经皮椎体成形术技术的延伸，是在影像引导下经皮穿刺病变骨骼将聚甲基丙烯酸树脂骨水泥注入病变骨骼内，用来治疗转移瘤、骨囊肿、骨坏死等引起的压缩性骨折和骨破坏的一种介入技术，其主要作用是增加骨强度、止疼、防止骨折等。

摘要

背景：髂骨是骨转移瘤较常见发病部位，易穿破皮质并形成软组织肿块。髂骨形态不规则，周围结构复杂，在行骨水泥灌注时存在穿刺困难和骨水泥弥散情况难以判定等问题。

目的：比较CT引导和DSA引导下穿刺并行骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤的临床疗效。

方法：64例患者行髂骨骨水泥灌注治疗，按治疗方案分为2组，对照组32例应用DSA监视下穿刺灌注骨水泥，实验组32例应用CT引导穿刺，术后行CT扫描观察骨水泥弥散情况。统计并比较分析2组患者一次性穿刺成功率、骨水泥的渗漏率、疼痛目测类比评分、Oswestry功能障碍指数。

结果与结论：①2组患者均顺利完成穿刺并骨水泥灌注，DSA引导组骨水泥外溢2例，CT引导组骨水泥外溢1例；②2组患者治疗后的疼痛目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均较治疗前改善(P < 0.05)，2组组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)；③2种方法缓解疼痛和恢复活动的效果无差异；④结果表明，在注意骨水泥灌注时机后，CT引导下治疗髂骨转移瘤可取得满意的效果。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0002-5361-8248(宋蓬威)

关键词: 骨科植入物, 骨植入物, 肿瘤, 骨转移, 溶骨性, 穿刺, 经皮骨成形术

Abstract:

BACKGROUND: Iliac bones are common habitant parts in metastatic tumor of bone, and the affiliate cortex is easy to be penetrated into soft tissue blots. The irregular iliac shape and its complex surrounding tissues create

the difficulties in puncture operations and cement perfusion.

OBJECTIVE: To investigate the clinical outcomes of CT-guided versus DSA-guided puncture combined with bone cement perfusion for metastatic tumor to the ilium.

METHODS: Sixty-four patients with metastatic tumor to the ilium udergoing bone cement perfusion were enrolled, and then divided into control and experimental groups (n=32 per group), followed by treated with DSA-guided percutaneous injection of bone cement, and CT-guided puncture, respectively. Subsequently, the diffuse distribution of bone cement was observed using CT. The success rate, leakage rate, Visual Analogue Scale scores and Oswestry Disability Index were compared between two groups.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) All patients received the surgery successfully, and bone cement leakage happened in two cases of control group and one case of experimental group. (1) The Visual Analog Scale and Oswestry Disability Index scores in the two groups were significantly better than those before treatment (P < 0.05), and the scores showed no significant differences between two groups (P > 0.05). (3) No difference was found in the pain relief and functional recovery between two groups. (4) To conclude, CT-guided treatment can achieve satisfactory outcomes for metastatic tumor to the ilium by bone cement infusion in appropriate time.

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Key words: Ilium, Polymethacrylic Acids, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

宋蓬威，于杨，刘明镇，刘训伟，王志国，谢志勇. CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(27): 4379-4384.

Song Peng-wei, Yu Yang, Liu Ming-zhen, Liu Xun-wei, Wang Zhi-guo, Xie Zhi-yong. CT-guided bone cement infusion for metastatic tumor to the ilium [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(27): 4379-4384.

图/表（结果） 3

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引言

随着抗肿瘤技术的发展，恶性肿瘤患者生存期的延长，肿瘤骨转移的发病率也随之上升^[1-5]，髂骨作为红骨髓集中的部位，是骨转移瘤的好发部位，其中多为溶骨转移。髂骨是不规则骨，周围有肌肉、神经等软组织包裹，当髂骨转移瘤伴软组织肿块时，患者疼痛明显，活动受限。因此治疗髂骨转移瘤的关键是重建髂骨的骨性结构，减小软组织肿块的体积，增强骨骼强度，减小肿瘤对周围组织的刺激，缓解或解除患者疼痛，恢复活动能力，提高患者的生存质量。

1984年Galibert等^[6]开展经皮椎体成形术治疗椎体病变，1995年Cotton等^[7]在经皮椎体成形术将技术进行延伸，利用经皮骨成形术治疗髋臼转移瘤并获得良好的效果，由此并逐渐应用到长骨及不规则骨^[8-10]。骨水泥灌注多在数字减影血管造影机(digital subtraction angiography，DSA)引导下完成，对于椎体及管状骨可通过正侧位明确穿刺路径及确定穿刺针针尖位置。但当病变组织周围结构复杂时，如髂骨、胸骨等特定部位病变，常规DSA定位相对困难。而CT引导下穿刺活检及消融术开展较多，也取得了良好的治疗效果，但因为无法实时性观察，对骨水泥灌注应用较少^[11-14]。

目前一些DSA具有3D-CT功能，可通过类CT扫描，确定进针路线或明确穿刺针针尖位置。但大部分医院受条件制约，DSA不具有该功能。为在现有机器上实行髂骨转移瘤的骨水泥灌注治疗，课题组将64例CT引导和DSA引导下穿刺髂骨灌注骨水泥进行比较，通过对骨水泥的弥散情况、骨水泥的渗漏率、术后疼痛目测类比评分(visual analogue scale，VAS)^[15]、Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index，ODI)^[16]改变，验证CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤的临床疗效，并总结CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤的经验。

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材料方法

1.1 设计 对比观察实验。

1.2 时间及地点 于2008年11月至2016年9月在济南军区总医院医学影像科和威海卫人民医院影像科完成。

1.3 对象 选择2008年11至2016年9月在解放军济南军区总医院和威海卫人民医院行髂骨转移瘤性骨水泥灌注治疗的患者纳入研究，共计64例。所有病例术前均经病理证实，患者及家属对治疗同意并签署知情同意书，试验经济南军区总医院伦理委员会及威海卫人民医院伦理委员会批准。

1.3.1 纳入标准 ①髂骨转移瘤患者；②病变处无关节错位或脱位性改变；③患者对治疗方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

1.3.2 排除标准 ①严重恶病质；②单独的髂骨翼处骨破坏；③骨质破坏致关节错位或脱位；④资料不完整。

1.4 材料 文中所使用的穿刺及骨水泥灌注器械为山东冠龙医疗用品有限公司生产的201型，该器械由穿刺针及螺旋推进器组成，进入人体的金属组件采用不锈钢材料制成，在人体内不会被腐蚀且不会产生毒副反应，较高的强度保证了器械不会在体内发生断裂。灌注的骨水泥为天津市合成材料工业研究所制备的聚甲基丙烯酸甲脂骨水泥Ⅱ型，该骨水泥含有硫酸钡，可在X射线下显影，利于术中观察。

1.5 方法 术前1 d和术后7 d进行问卷调查，通过目测类比评分、ODI数据观察患者临床症状改善程度。术前进行影像资料复习，明确穿刺位置。所有手术均在心电监护下进行。

1.5.1 骨水泥灌注

对照组方法：患者俯卧于检查床上，DSA透视监视下，确定穿刺点，消毒铺巾后，穿刺点局部麻醉。在透视下将穿刺针经穿刺点刺入，至髂骨皮质处时，多角度透视确定针尖位置是否位于预定穿刺位置，定位明确后，将穿刺针刺入病变部位，透视下注入拉丝后期骨水泥(图1)。并适时调整穿刺针的位置，使骨水泥尽可能填充病变部位。待骨水泥弥散良好后或骨水泥有外溢倾向时停止灌注，撤出穿刺针。

实验组方法：患者俯卧于检查床上，穿刺部位固定自制CT定位栅，常规CT扫描病变位置，确定穿刺点和穿刺途径，测量进针长度，计算病灶大小确定灌注骨水泥的剂量。于体表标记穿刺点后，消毒铺巾后，穿刺点局部麻醉。按照预定穿刺途径及角度经穿刺点在CT引导下分步进针^[17]，使穿刺针针尖达病灶的前部。针尖到达位置后，注入面团早期骨水泥。待注入骨水泥量约计算量的1/2时，行CT扫描观察骨水泥弥散情况，并根据针尖位置及骨水泥弥散情况调整穿刺针位置，再次灌注骨水泥。CT图像显示骨水泥填充满意后撤针(图2)。

1.5.2 治疗后处理撤出穿刺针后，穿刺点压迫止血后无菌纱布包扎，患者保持制动状态约15 min，待骨水泥初步凝固后，水平搬动至病房。术后6 h在病床上进行试探性运动，并根据恢复情况进行相应性功能锻炼，24 h后进逐步进行下地活动。

1.6 主要观察指标 观察指标包括：①两组患者临床疗效：通过手术前后患者在视觉模拟量表上的选择记录分数，利用Oswestry功能障碍指数问卷表，考察髂骨转移对日常生活的影响，计算ODI指数；②对比两组手术过程中穿刺一次性到位情况；③对比两组骨水泥灌注时骨水泥渗漏情况。

1.7 统计学分析 采用SPSS Statistics 17.0统计软件(SPSS公司，美国)进行统计学分析，数据采用x(_)±s表示。术前两组患者年龄、目测类比评分评分、ODI指数采用单因素方差分析，性别分布、骨水泥的渗漏率、一次性穿刺成功率采用卡方检验。P < 0.05提示差异有显著性意义。

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讨论

髂骨转移瘤多以溶骨性改变及软组织肿块为主，导致患者病变部位骨骼支撑能力的减退或丧失，以及带来的剧烈疼痛，对患者的生活质量有明显的影响。因此髂骨转移瘤的治疗以恢复髂骨力学性能、减轻对周围组织的侵犯为目的。外科手术可以解除或缓解疼痛，改善功能^[18-22]，但患者自身的条件多难以承受外科手术的创伤。全身化疗和放射治疗可杀伤肿瘤细胞，减轻疼痛，但不能改善骨缺失状况^[23-29]，并诱导进一步的骨丢失，增加了骨折风险^[30-31]。Prieto-Alhambra等^[32]研究表明骨折导致死亡风险增加2.4倍。而骨水泥灌注技术，是将骨水泥灌注到病变位置，利用骨水泥的加固作用，增加骨骼强度，减少病理骨折发生率，稳定骨结构^[33]，并可缩小软组织肿块体积^[34-35]，缓解或解除患者疼痛，恢复活动能力，提高患者的生存质量。

因超声和MR的自身局限性，目前手术常用的引导方法为DSA引导和CT引导。而不同的引导方式对手术的效果也会产生一定的影响。

3.1 不同引导方式对穿刺成功率的影响经皮椎体成形术和经皮椎体后凸成形术应用最为广泛，其机制研究较透彻，各椎体穿刺部位较明确，在X射线下显示椎弓根及椎体边缘即可确定穿刺位置，因此在DSA引导下就可进行^[36-37]。且DSA引导可进行实时观察，引导穿刺针的进针方向和进针长度。但对于解剖结构复杂、手术普及不广的部位，X射线透视下上下结构重叠，周围软组织和血管显示不清，会增加穿刺次数、加大手术风险。CT引导下穿刺可通过扫描定位图像，预先设定手术穿刺点、路线，确定进针角度和长度^[11^，^38]，减少重复穿刺和创伤。

髂骨为不规则骨，与坐骨、耻骨相结合形成髋骨，并与骶骨、股骨形成骶髂关节和髋关节，周围有丰富的血管神经，并被肌肉等软组织包裹，结构相对复杂。髂骨病变的位置不固定，就更加暴露了DSA引导下操作对解剖位置观察不清、定位穿刺不精确的问题。同时DSA引导下穿刺需多角度定位观察，增加了重复穿刺的概率，增大了手术风险。

本课题组在DSA引导下一次性穿刺成功率为53.1%，稍低于CT引导组的59.4%，两者比较差异无显著性意义 (P > 0.05)。该结果不能除外病例数量较少、术者经皮骨成形术手术经验相对丰富等相关因素干扰。不同引导方式对穿刺成功率的影响还需进一步观察。

3.2 不同引导方式对灌注骨水泥效果的影响 DSA引导下可在骨水泥灌注过程中实时观察，在局部骨水泥灌注满意后可调整穿刺针位置，继续灌注骨水泥，使骨水泥尽可能填充病变部位。CT引导下骨水泥灌注因不能实时检测，无法观察灌注到体内的骨水泥流动分布状况，因此要在灌注过程中密切观察并询问患者的症状及体征，并适时进行CT扫描，监测骨水泥分布范围。并根据CT图像显示的针尖位置及骨水泥弥散情况调整穿刺针位置和继续灌注骨水泥的数量。

髂骨转移瘤以溶骨性破坏为主，为达到加固骨骼的效果，灌注的骨水泥应尽可能填充骨缺损部位。而髂骨转移往往伴有皮质缺损，灌注的骨水泥易突破骨骼范围进入软组织或关节间隙，导致临近组织受压或关节功能受限。DSA引导下可实时观察骨水泥灌注进程，因此骨水泥灌注时机为拉丝后期骨水泥，可在髂骨内形成混合型骨水泥块^[39]，与未破坏的骨组织相结合，增加骨骼的牢固度。但DSA成像的局限性，无法及时发现与骨水泥块重叠的骨水泥外溢。无法适时观察的CT引导下灌注骨水泥，常灌注面团早期骨水泥，此时骨水泥流动性相对降低，灌注的骨水泥多成团块状，并有周围软组织肿块的包裹作用，减少了骨水泥外溢的风险。并通过适时CT扫描，调整针尖位置，达到满意的灌注结果。

本课题组在DSA引导下骨水泥外渗率为12.5%，稍高于CT引导组的9.4%。两组骨水泥渗漏率高于常规椎体骨水泥灌注，其原因可能与髂骨形态不规则、皮质破坏缺乏包裹有关。两组中骨水泥外溢对血管神经也未产生明显影响，也未发生骨水泥渗漏到关节腔内影响运动功能的情况。

3.3 不同引导方式对患者临床症状改善程度的影响向髂骨病灶内灌注骨水泥后，通过骨水泥的粘合性和抗压性能，增强了病变处骨骼的强度和稳定性，恢复髂骨的支撑能力。并通过骨水泥的聚合释热及单体毒性的特性，造成局部肿瘤细胞坏死^[8^，^40-41]。同时利用骨水泥块的占位效应，挤压软组织肿块，破坏和阻断肿瘤供养血管，导致肿瘤组织缺血坏死，病灶体积缩小。本课题组通过动物实验证实，骨水泥在体内聚合温度最高可达到50 ℃左右，温度已达到高温热疗温度(45-60 ℃)。而骨水泥灌注后，其热效应、细胞毒性及占位效应都可使周围组织的神经末梢敏感性降低或丧失，并且骨水泥的粘合加固作用，增加了骨骼强度，减少了骨破坏区对局部神经的刺激，达到缓解或解除患者疼痛，恢复活动能力，提高患者的生存质量的效果。

本课题组对两组患者治疗后疼痛都得到缓解或解除，功能改善明显，术后目测类比评分评分和ODI指数与术前比较，差异有显著性意义(P < 0.05)，而术后组间比较，差异无显著性意义(P > 0.05)，说明DSA引导下骨水泥灌注和CT引导下骨水泥灌注对临床症状的改善无明显差别。

CT引导下骨水泥灌注治疗髂骨转移瘤，可使医护人员避开电离辐射，减少辐射创伤。因此，对于结构复杂的髂骨转移瘤的治疗，应用CT引导行骨水泥灌注，可避免盲目穿刺，减小手术风险。只要在灌注过程中把握好时机，注重技术细节和安全，同样可取得满意的效果。

在长期应用丙烯酸树脂骨水泥的基础上，本课题组通过动物实验证实骨水泥在体内初步固化的时间约5 min，因此骨水泥单体毒性作用对肿瘤细胞的杀伤作用有限。同时，骨水泥块的温度自50 ℃下降到生物体温度的时间约1.5 min^[42-43]，对肿瘤细胞热疗作用持续时间较短，对细胞的杀伤作用远小于体外实验。为此，本课题组研制发明的负载金纳米棒骨水泥(发明专利号：ZL201410657224.X)，利用金纳米棒的光-热转化特性，通过近红外光照射，使骨水泥块的温度控制在40-110 ℃，对肿瘤细胞进行热疗，达到逐步甚至完全杀灭肿瘤细胞的目的。目前动物实验正在筹备中，如获得良好的效果，可增加骨水泥治疗骨肿瘤的疗效。

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[1]	李志一, 贺鹏程, 边天月, 肖玉霞, 高璐, 刘华胜. 铁死亡机制研究的文献计量学与可视化分析[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1202-1209.
[2]	王继芳, 鲍祯, 乔亚红. miR-206调控小细胞肺癌干细胞EVI1基因表达及细胞生物学行为[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1027-1031.
[3]	黄晨玮, 费彦亢, 朱梦梅, 李鹏昊, 于兵. 谷胱甘肽在干细胞“干性”及调控中的重要作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1119-1124.
[4]	王智强, 林路, 陈萧霖, 柯珍勇. 经皮椎体强化治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折：导航定位、骨折复位系统、骨水泥渗漏及材料的改良[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 631-636.
[5]	李凯, 刘振东, 李小磊, 王静成. 后外侧入路全髋关节置换后假体反复性脱位的危险因素[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(3): 354-358.
[6]	姜勇, 罗翼, 丁永利, 周勇, 闵理, 唐凡, 张闻力, 段宏, 屠重棋. 骶骨精准切除影响骨盆稳定性的冯米斯应力特征及临床验证[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1318-1323.
[7]	张同同, 王中华, 文杰, 宋玉鑫, 刘林. 3D打印模型在颈椎肿瘤手术切除与重建中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1335-1339.
[8]	张秀梅, 翟运开, 赵杰, 赵萌. 类器官模型国内外数据库近10年文献研究热点分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1249-1255.
[9]	顾霞, 赵敏, 王平义, 李一梅, 李文华. 低氧诱导因子1α与低氧相关疾病信号通路的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1284-1289.
[10]	焦慧, 张一宁, 宋雨晴, 林宇, 王秀丽. 乳腺癌类器官研究进展及临床应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1122-1128.
[11]	赵敏, 冯柳祥, 陈垚, 顾霞, 王平义, 李一梅, 李文华. 低氧环境下外泌体可作为疾病的标志物[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1104-1108.
[12]	张伟, 胡豇, 唐六一, 万仑, 俞阳, 林书, 唐智, 王飞. 机器人辅助经皮穿刺活检诊断脊柱病变的优势[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 844-848.
[13]	高涛, 李涛, 胡海刚, 袁德超, 吴凡, 曾俊, 吴超, 林旭. 穿刺侧骨水泥/椎体体积比与椎体成形骨水泥椎旁静脉渗漏的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(34): 5478-5483.
[14]	李玉伟, 王海蛟, 崔巍, 周鹏, 李程、效伟, 胡冰涛, 李凡. 利用骨填充网袋行椎体成形治疗椎体皮质骨破坏的胸腰椎转移癌[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(34): 5490-5494.
[15]	曲兆鹏, 荣杰生. 全股骨置换在保肢重建中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(33): 5374-5380.