经皮椎体后凸骨水泥成形联合125I放射粒子植入治疗脊柱转移瘤

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.03.007

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (3): 371-376.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.03.007

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经皮椎体后凸骨水泥成形联合¹²⁵I放射粒子植入治疗脊柱转移瘤

张纬¹，施建党²，牛宁奎¹，张峻山¹，耿广起¹

¹宁夏医科大学，宁夏回族自治区银川市 750004；²宁夏医科大学总医院骨科，宁夏回族自治区银川市 750004

出版日期:2014-01-15 发布日期:2014-01-15
通讯作者: 施建党，博士，主任医师，宁夏医科大学总医院骨科，宁夏回族自治区银川市 750004
作者简介:张纬，男，1984年生，山西省长治市人，汉族，宁夏医科大学在读硕士，主要从事脊柱肿瘤方面的研究。
基金资助:
宁夏回族自治区卫生厅重点科研计划项目(W200727)

Percutaneous kyphoplasty combined with ¹²⁵I for treatment of metastatic spinal tumors

Zhang Wei¹, Shi Jian-dang², Niu Ning-kui¹, Zhang Jun-shan¹, Geng Guang-qi¹

¹ Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; ²Department of Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China

Online:2014-01-15 Published:2014-01-15
Contact: Shi Jian-dang, M.D., Chief physician, Department of Orthopedics, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China
About author:Zhang Wei, Studying for master’s degree, Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China
Supported by:
the Scientific Research Plan of Ningxia Hui Autonomous Region, No. W200727

摘要/Abstract

摘要：

背景：针对肿瘤破坏导致的椎体骨折，进而引起的神经功能障碍，单纯的放疗作用微小。近年来¹²⁵I放射粒子已广泛应用于多种原发或继发肿瘤并取得良好效果。经皮球囊扩张椎体后凸成形可效恢复椎体高度，重建脊柱稳定性，缓解疼痛症状。

目的：观察经皮球囊扩张椎体后凸成形骨水泥注入联合¹²⁵I放射粒子治疗脊柱转移瘤的疗效及安全性。

方法：回顾性分析2011年3月至2012年7月经皮球囊扩张椎体后凸成形注入骨水泥联合¹²⁵I放射粒子治疗的30例脊柱转移瘤患者，收集患者的症状、体征、影像学资料，治疗前均有顽固性背痛，CT提示有椎体骨质破坏。采用目测类比评分、WHO疼痛缓解标准、功能障碍指数来评估治疗后临床症状转归及神经功能恢复情况，测量病椎高度变化。随访时间为治疗后1 d、1个月及6个月。

结果与结论：30例患者治疗过程顺利，治疗后24 h疼痛缓解，无神经损伤及压迫症状。治疗后目测类比评分、疼痛缓解情况、功能障碍指数、椎体高度均较治疗前显著改善(P < 0.05)。治疗后随访1个月及6个月，目测类比评分、功能障碍指数、椎体高度变化与治疗后24 h差异无显著性意义(P > 0.05)。骨水泥向椎间隙、前纵韧带下渗漏各2例无临床症状。提示经皮球囊扩张椎体后凸成形骨水泥注入联合¹²⁵I放射粒子治疗脊柱转移瘤，能迅速缓解肿瘤所致的疼痛，有效恢复病椎高度，并发症少，显著提高患者生活质量。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 骨生物材料, 骨水泥, 经皮椎体后凸成形, ¹²⁵I, 脊柱转移瘤, 经皮椎体成形, 联合治疗

Abstract:

BACKGROUND: Radiotherapy alone is not suitable for tumor-caused vertebral fractures and neurological dysfunction. In recent years, ¹²⁵I radiation particles have been widely used in a variety of primary or secondary tumors and achieved good results. Percutaneous kyphoplasty can restore vertebral height efficiently, remodel spinal stability, and relieve pain.
OBJECTIVE: To evaluate safety and effectiveness of percutaneous kyphoplasty combined with ¹²⁵I in patients with metastatic spinal tumors.
METHODS: A retrospective study was conducted to review 30 cases of metastatic spinal tumors undergoing percutaneous kyphoplasty combined with¹²⁵I from March 2011 to July 2012. Symptoms, signs, and imaging findings were collected and analyzed. All the patients had a refractoriness back pain. CT scan showed osteolytic changes in the vertebrae. The visual analogue scales, WHO standards for pain relief and Owestry disability index
were recorded to analyze the clinical symptoms outcome and recovery of neurological function, and the change of height in abnormal vertebrae was measured. The follow-up time was 1 day, 1 month and 6 months postoperatively.
RESULTS AND CONCLUSION: Operations in all the 30 patients were done successfully. All patients got a conspicuous pain relief in 24 hours after operation, and nospinal injury or compression was found. There were significant differences in scores of visual analogue scales, pain levels, Owestry disability index, and the height of vertebral bodies before and after operation (P < 0.05). During postoperative follow-up of 1 and 6 months, scores of visual analogue scales, pain levels, Owestry disability index, and the height of vertebral bodies showed no difference from those at 24 hours postoperatively (P > 0.05). Bone cement leakage occurred in the anterior longitudinal ligament (n=2) and intervertebral space (n=2), and no serious complications occurred. Percutaneous kyphoplasty combined with ¹²⁵I is a safe and effective way to treat metastatic spinal tumors, which can quickly ease the pain caused by spinal tumor, recover the abnormal vertebral height, reduce complications and improve life quality of patients.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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Key words: kyphoplasty, spine, neoplasms, pain, back pain

中图分类号:

R318

张纬，施建党，牛宁奎，张峻山，耿广起. 经皮椎体后凸骨水泥成形联合¹²⁵I放射粒子植入治疗脊柱转移瘤[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(3): 371-376.

Zhang Wei, Shi Jian-dang, Niu Ning-kui, Zhang Jun-shan, Geng Guang-qi. Percutaneous kyphoplasty combined with ¹²⁵I for treatment of metastatic spinal tumors [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(3): 371-376.

图/表（结果） 3

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引言

材料方法

设计：对比观察试验。

时间及地点：于2011年3月至2012年7月在宁夏医科大学总医院脊柱骨科完成。

对象：自2011年3月至2012年7月采用经皮球囊扩张椎体后凸成形联合¹²⁵I放射粒子治疗脊柱转移瘤患者30例，男16例，女14例；年龄49-76岁，平均年龄59.9岁。累及椎体共42节，其中乳腺癌10例共15节椎体，肺癌14例共18节椎体，前列腺癌4例共6节椎体，肝癌2例3节椎体。转移瘤病变椎体分布：胸椎19个椎体，腰椎23个椎体。

诊断标准：符合脊柱转移瘤的诊断标准者。

纳入标准：①剧烈疼痛，伴有椎体压缩性骨折者。②放疗或化疗后疼痛未能明显缓解者。③转移瘤致脊柱稳定性下降者。④肿瘤致椎体压缩性骨折倾向者。⑤对治疗方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准者。

排除标准：①椎体后壁不完整，椎体完全塌陷，瘤体浸润到硬膜外者。②体质虚弱、严重心肺疾病、不能耐受手术及癌症终末期患者。③局部或全身感染未控制者。④凝血功能明显异常者。⑤对骨水泥或其他需使用的材料过敏者。

材料：植入粒子采用北京智博高科生物技术有限公司生产的“¹²⁵I密封籽源”，批号：国药准字H20083013。该植入物源芯为含有¹²⁵I的金属银丝，包壳为激光密封的医用钛合金管，采用碘¹²⁵I化钠作为标记物。¹²⁵I核素的半衰期为60.1 d。源芯¹²⁵I核素释放的γ射线可持续长时间低剂量照射肿瘤组织，不断杀伤肿瘤细胞，使其失去繁殖能力，但对正常组织的损伤较小。

注入骨水泥化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，是性能优异、用途广泛的水溶性高分子化合物，部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑、装修用的白水泥。

方法：

治疗前制定粒子植入计划：治疗前1周行CT扫描，应用三维治疗计划系统制订粒子植入分布设计和剂量，放射源植入后剂量学验证评估等，将CT扫描图像输入治疗计划系统，进行质量验证。完成治疗靶区及周围重要组织器官的三维图像重建，对周围重要组织器官及耐受剂量进行分析，指定靶区范围及处方剂量，确定植入粒子在肿瘤内的空间分布位置及数目，最大程度杀灭肿瘤细胞，最小限度损伤正常组织及其功能。

建立工作通道：俯卧位，常规消毒、铺巾，C型臂下透视下确定病椎，并在透视下经皮穿刺椎弓根入路进入转移灶，建立工作通道并活检。

球囊扩张：置入可扩张球囊，球囊置于椎体塌陷的明显部分，球囊的可塑性使球囊能向骨质破坏明显处扩张，在病椎内形成骨水泥填充的空腔。

通过粒子针植入粒子：通过CT定位，根据术前粒子植入计划，避开靶区危及器官(脊髓)1 cm。植入¹²⁵I放射粒子后，透视了解粒子分布情况。根据剂量体积直方图得出肿瘤和危及器官(如脊髓)的实际接受剂量。

注入团状期骨水泥：粒子植入完成后，病椎椎体内注入团状期的骨水泥。注射速度及注射量依据病椎的不同部位、塌陷的不同程度决定注射速度及注射量。充填骨水泥能立即强化并稳定病椎。恢复椎体的力学强度。

整个过程严密监测心电图、血压、氧饱和度、心率等指标。慎防骨水泥渗漏。术后严密观察生命体征，监测局部有无出血及神经受压所致的功能障碍的表现。术后卧床 6 h下地活动，术后3 d内常规使用抗生素预防感染，3-7 d出院。

主要观察指标： ①目测类比评分^[4]：画一条10 cm长直线，左侧分代表无疼痛，右侧10分代表最剧烈疼痛，让患者根据自己的疼痛程度指出相应位置，从0到相应位置距离即为目测类比评分值。②WHO疼痛缓解标准^[5]：完全缓解：治疗后完全无痛；部分缓解：疼痛较治疗前明显减轻，睡眠基本不受影响，能正常生活；轻度缓解：疼痛较前减轻，但仍明显，睡眠受干扰；无效：与治疗前比较无减轻。其中，临床治疗有效组包括完全缓解+部分缓解，无效组包括轻度缓解+无效。③Owestry功能障碍指数评价日常活动功能障碍程度^[6]，此量表包括10项：疼痛程度、洗脸穿衣、举重物、行走、坐、站立、睡觉、性生活、社会活动、旅行，每部分包括6个选项，分别代表0-5分，患者填完量表后计算得分，实际得分/50(最高可能得分)×100%，假如有一个问题没有回答，则记分方法是：实际得分/45(最高可能得分)×100%，得分越高表明功能障碍越严重。1代表日常活动完全不能自理，0代表无日常活动功能障碍，在实际应用中以扩大百倍表示。④治疗后随访：分别在治疗后1 d、1个月、6个月以电话问答与门诊复查相结合的随访方式，观察目测类比评分、疼痛缓解情况、功能障碍指数指标；根据治疗前、治疗后复查X射线片，测量椎体前后缘高度，记录骨水泥外漏情况。

统计学分析：统计学处理者为张纬，采用SPSS 12.0统计软件包，分析治疗前、治疗后目测类比评分、疼痛缓解情况、功能障碍指数和椎体前后缘高度，采用配对t 检验，P < 0.05判断为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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讨论

脊柱转移瘤导致椎体破坏，极易出现病理性骨折，神经受压，产生疼痛等症状。止痛、重建脊柱的稳定性、减少病理性骨折发生，避免神经压迫，最大程度的杀灭肿瘤是治疗的主要目的。经皮球囊扩张椎体后凸成形可有效恢复椎体高度，重建脊柱稳定性。¹²⁵I放射粒子可使肿瘤的再增殖明显减少，持续低剂量照射可使乏氧细胞再氧化，增加肿瘤对射线的敏感性，同时抑制了由由静止期进入繁殖周期内合成期及有丝分裂期的肿瘤细胞^[7-8] 。¹²⁵I粒子的能量不太高，大部分辐射被瘤区组织所吸收，局部杀伤剂量较大，局部植入具有较高的准确性和持续性高剂量区。在瘤组织内将两者强强联合，优势互补治疗骨转移癌是一个全新的尝试。
本文通过经皮球囊扩张椎体后凸成形联合¹²⁵I放射粒子植入治疗脊柱转移癌，取得满意效果。本组对手术前后患者疼痛及椎体高度变化观察，结果显示联合应用经皮球囊扩张椎体后凸成形及¹²⁵I放射粒子植入的治疗方法对椎体转移瘤的疼痛缓解改善明显，可重建脊柱力学稳定性，明显减少了患者的疼痛，显著改善了患者的生活质量。本组治疗方案先采用单侧椎弓根穿刺，如术中发现对侧半椎体扩张或者填充不良，则行双侧椎弓根穿刺。Steinmann等^[9]采用体外力学实验方法，发现单侧球囊扩张与双侧手术效果及力学性能差异无显著性意义，未出现受力后的椎体侧方楔形改变。
在行球囊扩张后的椎体腔隙内按粒子植入计划植入¹²⁵I粒子，然后注入团状期骨水泥，聚甲基丙烯酸甲酯可渗透到骨小梁间隙硬化，使骨折部位稳定并预防微动，达到减轻消除疼痛^[10] 。
经皮球囊扩张椎体后凸成形后椎体病灶被骨水泥充填，起到凝滞病变提供结构性替代，防止椎体近一步破坏和塌陷以及预防脊髓受压的作用^[11-12] 。骨水泥的充填能立即强化稳定病椎，恢复椎体的力学强度。其机械作用可阻断肿瘤血供，使肿瘤坏死^[13] 。骨水泥聚合反应时局部温度达到70 ℃，能直接杀灭肿瘤^[14] 。骨水泥单体的细胞毒性对肿瘤亦有杀灭作用。同时¹²⁵I放射粒子局部放疗杀灭肿瘤，局部杀伤剂量大，高剂量区在瘤组织内，局部控制率佳。上述机制的共同作用能迅速缓解顽固性背痛并最大程度减少肿瘤的生长，实现术后早期活动并防止病理性骨折。对已病理性骨折的椎体，球囊扩张能将病椎复位，避其根痛和截瘫。椎体后后凸成形是微创手术，即使手术耐受性差的晚期肿瘤患者也能采用这种方法安全治疗。同时此治疗过程中能取肿瘤组织标本进行病理检查^[15-16] ，为后续的放、化疗提供客观依据。
文献报道骨水泥渗漏率为1.2%-8.4%^[17-18] ，与注射骨水泥的量呈正相关。本组出现前纵韧带下渗漏2例，椎间隙渗漏2例，无临床症状未做特殊处理。椎体转移瘤病变可累及椎体周壁，所以经皮球囊扩张椎体后凸成形在治疗椎体溶骨性病变时较骨质疏松骨折骨水泥渗漏发生率高，球囊的压力必须控制，徐跃根等^[19]应用的压力为100 PSI，因为压力过大可挤压肿瘤组织导致肿瘤扩散，本组显示采用该压力手术安全有效。由于肿瘤患者椎体骨质破坏，骨水泥渗漏主要为椎旁软组织、椎间隙、硬膜外、椎间孔及椎体静脉渗漏。经皮球囊扩张椎体后凸成形建立了椎体内空隙，形成了一个低压环境，使骨水泥易于注射，可减少外漏的风险。另外，粒子移位是常见并发症，即粒子常通过血行发生肺内转移，骶前静脉丛转移和胸腔内转移。但因粒子移位数量较少，且正常组织对其产生的低能射线不敏感，尚未观察到明显的危害^[20-23] 。本组未发现此类并发症。同时，因为粒子在骨水泥注入前植入，骨水泥注入后会造成一部分粒子移位而影响疗效，术中粒子移位均趋向病灶中心，本组短期随访(6个月)未发现明显并发症，长期随访仍有待观察。
并非所有的骨转移灶都会出现椎体骨质的破坏，本组针对骨痛部位明显且伴有其他软组织病变引起的疼痛及神经被侵犯受压做以上治疗，并且效果明显，但对除此以外的疼痛、预防癌症进展仍需要联合系统的放、化疗治疗，即综合治疗。
总之，利用经皮球囊扩张椎体后凸成形骨水泥注入联合放射性¹²⁵I放射粒子植入治疗椎体转移瘤，能够明显缓解患者的疼痛，重建脊柱的力学稳定性，有效地提高患者的生活质量。创伤小，并发症较少，还可为后续的治疗提供诊断依据，此方法为晚期及对较大创伤治疗耐受性较差的患者提供了一个新的实用的治疗选择。

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