微创治疗中脊柱转移瘤椎体成形骨水泥注入及射频消融和放射疗法

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.16.029

摘要/Abstract

摘要：

背景：微创技术的发展明显降低了脊柱转移瘤手术并发症，目前微创治疗方法主要有椎体骨水泥增强、射频消融联合椎体成形、术中放疗联合椎体成形3大类。
目的：总结上述3大类微创治疗脊柱转移瘤的研究进展。
方法：以“脊柱转移瘤，椎体成形，射频消融，放射治疗；spinal metastases，vertebroplasty，radiofrequency ablation，radiotheray”为关键词，检索PubMed、万方数据库文献。
结果与结论：骨水泥增强技术应用广泛、止痛效果很好，有效率达80%-90%，但骨水泥产热杀灭肿瘤的效果非常有限，不能控制肿瘤生长；射频消融及放疗能够杀灭肿瘤，但不能重建稳定性，将不同技术结合可以提高脊柱肿瘤的治疗效果。术中应用放射线、植入放射性粒子或放射性骨水泥是近年发展起来的新技术，因报道较少，缺乏长期随访，目前还不能得出优于单纯骨水泥增强技术的结论。尤其是针对椎体后壁破坏及部分侵入椎管的转移瘤患者，虽然做了很多尝试，但骨水泥渗漏导致神经功能加重的风险依旧很高，所以目前还没有一种完善的微创治疗方法。

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, 材料相容性, 骨水泥, 脊柱转移瘤, 椎体成形, 射频消融, 放射治疗

Abstract:

BACKGROUND: The development of minimally invasive technology significantly reduces the occurrence of surgical complications due to spinal metastases. Currently, the minimally invasive treatment basically has three broad categories: vertebral cement augmentation, radiofrequency ablation combined with vertebroplasty, intraoperative radiotherapy combined with vertebroplasty.
OBJECTIVE: To summarize the research progress of three kinds of minimally invasive treatments for spinal metastases.
METHODS: PubMed and Wanfang databases were searched using the keywords of “spinal metastases, vertebroplasty, radiofrequency ablation, radiotherapy” in English and Chinese, respectively.
RESULTS AND CONCLUSION: Vertebral cement augmentation with good analgesic effect has been used widely, and the efficiency is up to 80%-90%. But its effect to kill tumors is very limited that is unable to control tumor growth. Radiofrequency ablation and radiation can kill the tumor, but cannot rebuild the vertebral stability. Therefore, the combination of different technologies can improve the therapeutic effect on spinal tumors. In recent years, intraoperative radiation and implantation of radioactive particles or radioactive bone cement have been developed as new technologies. However, there is no conclusion that these new technologies have better outcomes than the vertebral cement augmentation because of less reports and lack of long-term follow-up. Especially in the metastatic patients with damaged vertebral posterior wall and tumors invaded into vertebral canal, the risk of nerve function damage caused by bone cement leakage is still very high, even after many attempts. Above all, there is no a perfect minimally invasive treatment for spinal metastases.

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Key words: Biocompatible Materials, Vertebroplasty, Surgical Procedures, Minimally Invasive

中图分类号:

R318

关凯，刘川，李放. 微创治疗中脊柱转移瘤椎体成形骨水泥注入及射频消融和放射疗法[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(16): 2613-2618.

Guan Kai, Liu Chuan, Li Fang. Minimally invasive treatments of spinal metastases: vertebroplasty, radiofrequency ablation and radiation therapy[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(16): 2613-2618.

图/表（结果） 1

2.1 椎体骨水泥增强椎体骨水泥增强包括椎体成形及椎体后凸成形治疗。

2.1.1 安全性和止痛效果因脊柱转移瘤位置变化大，很多对椎体后壁有侵及甚至对硬膜囊有轻度压迫，所以对脊柱转移瘤患者行骨水泥增强较对骨质疏松压缩骨折患者风险更高。Calmels等^[11]报告脊柱转移瘤患者行骨水泥增强严重并发症发生率为0-11.5%(平均2%)，死亡率为0-7%。注入骨水泥4 mL以上发生并发症概率明显增高，虽然这一数字文献支持有限，但骨水泥注入量与并发症是明显相关的^[12]。

Hadjipavlou等^[13]经过对既往文献总结并进行统计分析表明，椎体成形对椎体肿瘤的疼痛缓解率为75.9%-92.5%；椎体后凸成形对椎体肿瘤的疼痛缓解率为75.6%-98.2%，两者之间比较差异无显著性意义。癌症骨折研究小组(Cancer Fracture Evaluation，CAFÉ)发表1篇多中心前瞻性随机对照的高等级文献，将分布在欧洲、美国、加拿大和澳大利亚的22个中心的134例脊柱转移瘤疼痛患者随机分到椎体后凸成形组(n=70)和非手术组(n=64)，最小年龄22岁，肿瘤侵及1-3个节段，随访结果显示椎体后凸成形可明显快速有效减轻疼痛，减少致残率，提高患者生活质量，减少止痛药的用量^[14]。

骨水泥增强的止痛机制有化学毒性作用、热坏死效应及固化对骨折椎体的力学稳定作用，现阶段的研究认为椎体成形维持椎体力学的稳定性是椎体成形缓解疼痛的主要机制。Nakano等^[15]将无毒性磷酸钙作为骨水泥对患者行椎体成形，实验组和对照组相比也能很好地缓解患者的疼痛症状，所以作者认为骨水泥的化学毒性不是缓解患者疼痛的主要因素。Deramon等^[16]研究发现甲基丙烯酰甲酯骨水泥在聚合过程中能够产生热量，但椎管内的温度低于41 ℃，所以他们认为疼痛的缓解不可能为椎体神经末梢热坏死所致。Verlaan等^[17]对羊腰椎行椎体成形的研究发现，在骨水泥与骨组织相邻界面平均最高温度为44.6 ℃，这样的温度不足以导致局部组织坏死。Anselmetti等^[18] 则首次对腰椎骨质疏松性骨折患者进行研究，发现11种不同的骨水泥单体在聚合过程中释放的热量均不能使温度维持45 ℃以上超过 30 min，所以作者认为骨水泥的聚合放热不会导致感觉神经的损伤。综上所述，这些研究结果表明骨水泥单体

的化学毒性和聚合放热效应都不能很好地解释椎体成形缓解疼痛的主要机制，改善和维持骨折椎体或已破坏的椎体力学稳定性为椎体成形缓解脊柱疼痛的主要机制。
2.1.2 椎体骨水泥增强适应证的变化经典椎体成形治疗脊柱转移瘤的适应证为：病变椎体病理性压缩骨折、溶骨性或混合型病灶、骨折> 1/3、病变在椎体内且椎体后壁完整。随着对脊柱转移癌治疗的增多，原来的禁忌证变成相对禁忌证。椎体成骨性转移肿瘤导致的疼痛及骨折经椎体成形亦收到很好止痛效果[19-20]，陈珑等[19]报告成骨性椎体转移瘤的治疗经验，认为单纯手控穿刺均较困难，穿刺时需在透视监控下利用骨科锤将骨穿针缓慢敲入椎体，椎体成骨性转移癌骨质坚硬，骨小梁间隙缩小，注射骨水泥时压力增大，注射相对困难，需要有足够耐心缓慢注入，导致术中透视时间明显加长，而骨水泥用量则减少(图1)。
椎体后壁不完整、肿瘤轻度侵及椎管也曾是禁忌证之一，但对上述情况结合热疗再注入骨水泥，同样收到很好疗效。Wilson等[21]对上述患者采取射频消融，在肿瘤椎体内制造空腔，再注入骨水泥，没有发生椎管内渗漏导致神经功能加重的病例。Ahn等[22]在6具胸腰段标本中制造骨折，模仿肿瘤椎体后壁损伤，用激光热疗制造空腔，注入骨水泥，同样无渗漏现象发生；而单纯注入骨水泥渗漏率为33%，因此作者认激光热疗消融肿瘤再注入骨水泥，可增加椎体后壁稳定性，减少骨水泥渗漏风险。
L5以上因椎体及椎弓根小，加之因肩胛骨遮挡，透视困难，原来是椎体成形禁忌区域。Eleraky等[23]对14例T1-5椎体转移癌进行球囊成型，平均注入3 mL骨水泥，术后VAS及ODI均有明显改善，止痛效果明显，术后后凸角度有轻度恢复，但末次随访时后凸角度增大，与术前无差异，骨水泥渗漏率为10%，无神经损伤。作者认为对上胸椎解剖的熟悉及术中透视的调整、监护，是手术成功的关键。Masala等[24]报告应用椎体成形治疗颈椎椎体转移癌62例，从前路穿刺，2例出现无症状软组织骨水泥渗漏，患者疼痛均有不同程度缓解，40%患者术后即刻疼痛完全缓解，作者认为颈椎行椎体成形成功率很高，止痛效果明显。
2.1.3 椎体成形与椎体后凸成形疗效对比 Schroeder等[25]2011年对脊柱肿瘤行椎体骨水泥增强进行了系统综述，36篇文章中仅2篇回顾性对照研究文章符合入选标准，作者认为椎体成形与椎体后凸成形均能起到很好的止痛效果，两者并发症均很少，从有限的证据不能得出哪一种方法更好。
Li等[26]通过80例患者对照研究，同样认为椎体成形与椎体后凸成形均能起到很好的止痛效果，两者止痛效果无差异，椎体成形骨水泥渗漏率30.3%，而椎体后凸成形骨水泥渗漏率更低，为16.9%。
Mendel等[27]2009年对脊柱肿瘤骨水泥增强进行了较为详尽的综述，入选了6篇前瞻性文章(level Ⅱ)及22篇回顾性文章(level Ⅲ)，共877例患者1 599个椎体。所有患者经椎体骨水泥增强后疼痛明显减轻，脊柱功能明显提高，大部分应用椎体后凸成形者椎体高度均有恢复，但长期随访仅2篇[28-29]，末次随访发现恢复椎体高度有明显丢失；并发症方面，椎体成形技术骨水泥渗漏为58.3%(是椎体后凸成形技术的4倍)，有神经加重症状的占3.1%；椎体后凸成形骨水泥渗漏率为12.1%，无神经症状，相邻椎体骨折发生率是2.9%，而椎体成形没有发生骨折。
2.2 射频消融联合椎体成形
2.2.1 椎体射频消融的种类及目的射频消融是通过将射频电极置入肿瘤组织中，射频电极头发出射频波，使电极周围肿瘤组织中的离子震荡产生摩擦热，引起电极周边一定范围肿瘤组织产生热损伤而凝固坏死，达到杀灭肿瘤细胞的作用。
射频装置有两大类：射频消融和等离子射频消融。射频消融整个射频头均产热，在一定范围内杀死肿瘤；而等离子射频消融是一种改进型射频装置，仅在头部发射射频，能在肿瘤内部烧灼出一定范围的空腔，有利于后期骨水泥的安全注入[30]。椎体成形前进行射频消融有两个目的：热量可直接杀死大部分转移肿瘤，使部分对放疗和化疗不敏感的肿瘤得到控制；热损伤可使血供丰富的肿瘤内静脉丛形成血栓，同时使有椎体后壁肿瘤侵及的病灶硬化稳定，防止骨水泥的渗漏[31]。射频消融能利用热能杀死一定范围内的肿瘤，但不能增加破坏椎体的稳定性；而椎体成形可以增加椎体稳定性，但杀灭肿瘤作用非常有限，骨水泥的注入可挤压肿瘤导致肿瘤扩散，两者结合能够优势互补。
2.2.2 神经脊髓热损伤的风险因脊柱解剖的复杂性，射频产生的热能可能对脊髓产生热损伤是大家非常关注的问题。多位学者证实椎管内温度到达45 ℃以上神经发生损伤[32-33]，椎体后壁骨皮质是防止热损伤的一道重要结构。
Dupuy等[32]通过对猪体内实验证实射频消融过程中温度在椎体内的传递远低于在椎旁肌肉中的传递，认为松质骨能够有效降低射频中热能的传递，完整的骨皮质是热的良好隔绝体，丰富的硬膜外静脉丛和通畅的脑脊液循环可以带走部分热量，进一步降低硬膜外间隙的温度，因此保证肿瘤组织与椎管间完整松质骨及骨皮质结构的射频治疗是安全的。保证肿瘤边缘与神经脊髓组织一定距离以上并骨皮质完整，射频消融是安全可靠的，Goetz等[34]认为肿瘤边缘距离脊髓1 cm以上方可行射频消融治疗。
Groetz等[35]通过尸体实验对比高频射频消融和等离子射频消融对神经损伤的风险，证明等离子射频消融在神经根管内及硬膜外温度均没有超过损伤神经的温度，而射频消融在神经周围均超过损伤神经的温度，证明了等离子射频消融的安全性优于射频消融，建议在离神经较近或椎体后壁有破坏情况下应用等离子射频消融，避免应用射频消融。临床中可用局麻加强化方法，保证患者操作过程中清醒状态并得到良好的镇痛，若射频消融过程中患者主诉有放射痛、麻木等神经热损伤征象，则立即停止消融过程或降低消融能量，以避免对邻近脊髓神经组织的肿瘤进行射频消融[36]。在射频区域周围设置温度监控电极或介入灌注方法降低射频靶组织周围神经脊髓结构温度，在防止脊髓热损伤方面可取得较好效果。
Trumm等[37]2013年报告了StabiliT装置可以将射频及骨水泥注入结合成一体，首先在CT引导下用可弯曲射频器在椎体内行射频治疗形成空腔，水压注入高黏度骨水泥，可恢复部分椎体高度。25例患者均取得治疗成功，平均注入4.5 mL骨水泥，前、中、后柱分别恢复7.1 %、9.7%、0.4%，虽然没有严重并发症，但骨水泥轻度渗漏率达53%。
2.3 术中放疗联合椎体成形放射治疗是脊柱转移癌的主要治疗手段，但通过放疗止痛一般需要二三周才能起效[38]，一般需要5-10次甚至20次放疗，且放疗不能预防椎体病理性骨折，大剂量放疗患者有39%潜在骨折风险[39]。结合椎体成形快速止痛及稳定骨折的优点，在术中利用微创通道行一次性放疗后再行椎体成形技术已有报告。
2.3.1 Kypho-IORT技术 Kypho-IORT技术是椎体后凸成形中放射治疗的简称。Wenz等[40]2010年报告首例应用此技术治疗的T12椎体乳癌转移患者，穿刺成功后连接研制的微型射线发射(INTRABEAM，Carl Zeiss Surgical，Oberkochen，Germany)，进行约90 s 5 mm距离剂量8 Gy放射治疗(相当在2 cm 27 Gy剂量)，然后进行标准球囊扩张椎体成形，患者疼痛缓解很好，没有并发症。
Schneide等[41]2011年对58例897个椎体进行了CT测量，选择T3以下269个椎体作为最终测量组，测量结果距脊髓15 mm，距椎旁软组织44.5 mm，计算脊髓所受辐射1.2 Gy(安全剂量2.0-3.0Gy)，椎旁软组织    0.2 Gy，作者认为单次放射剂量对脊髓及椎体周围重要结构是安全有效的。
Reis等[42]2012年报告应用Kypho-IORT的首个临床结果，18例患者术中8 Gy 5 mm 距离放疗，然后行椎体后凸成形，共治疗21个椎体，18例成功应用Kypho-IORT技术，3例应设备导管连接问题未行放疗，随访见93%椎体肿瘤稳定无生长，仅1例肿瘤生长，止痛率为86%，无手术相关并发症。Kypho-IORT技术以其微创、肿瘤内中心近距离单次放疗、结合椎体成形技术越来越受到关注。
2.3.2 放射性粒子植入及放射性骨水泥技术 Cardoso等[43]运用椎体后凸成形球囊制造空腔，骨水泥混合153-钐治疗19例患者，所有患者疼痛缓解，无并发症，肿瘤的控制情况因随访时间不够未得出结论，作者认为此方法可控制肿瘤生长。
Yang等[44]将80例患者随机分成两组，一组仅行椎体成形治疗，另一组行椎体成形+放射性125Ⅰ粒子植入，放射性125Ⅰ粒子植入病变椎体上1/3和下1/3，平均植入6.5粒，90%放射剂量分布在肿瘤内部，周边仅80-   100 cGy。术后半年随访中发现放射性125Ⅰ粒子植入能控制肿瘤的生长，但术后1年两组差异不明显，作者认为放射性125Ⅰ粒子植入可增强椎体成形治疗脊柱转移瘤的疗效。
Kaneko等[45]利用磷-32混合骨水泥研制具有放射性骨水泥并进行尸体实验，发现在放射性骨水泥周边    4 mm放射剂量是安全的。但放射性离子植入及放射性骨水泥术中放射线暴露剂量较Kypho-IORT技术多，术者及手术室需增加防护；而Kypho-IORT技术暴露射线剂量很小，普通手术室即可进行。

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引言

材料方法

讨论

3 综合分析及展望 Comprehensive analysis and prospects

随着辅助治疗方法的进步，脊柱转移瘤治疗效果整体在提高，患者生存时间在延长。但由于脊柱转移瘤的病理特性、椎体侵及部位、神经压迫情况、稳定性及脊柱转移数量不同，目前还没有一种方法能够解决所有问题。对有明确神经压迫症状、稳定性差的患者，切开减压内固定重建能够解除神经压迫，矫正畸形，恢复稳定性，减轻疼痛，提高患者生活质量；但对于脊柱转移瘤患者绝大部分切开减压固定手术是姑息性手术，术前必须根据患者全身情况及生存预期评分进行权衡^[46]。因脊柱转移癌患者年龄偏大，身体营养状况较差及全身合并症较多，加之有限的生命时间，微创治疗手术为大部分患者所能接受。

综合分析目前微创治疗方法，骨水泥增强技术应用广泛，止痛效果很好，有效率达80%-90%，但骨水泥产热杀灭肿瘤的效果非常有限，不能控制肿瘤生长。射频及放疗能够杀灭肿瘤，但不能重建稳定性，将不同技术结合可以提高脊柱肿瘤的治疗效果。射频治疗因热能对神经的损伤，需要一定的安全距离与温度选择限制肿瘤杀灭范围及治疗效果。术中应用放射线、植入放射性粒子或放射性骨水泥是近年发展起来的新技术，因报告较少，缺乏长期随访，目前还不能得出优于单纯骨水泥增强技术的结论。尤其是针对椎体后壁破坏及部分侵入椎管的转移瘤患者，虽然做了很多尝试，但骨水泥渗漏导致神经功能加重的风险依旧很高，所以目前还没有一种完善的微创治疗方法。

经皮椎弓根螺钉固定percutaneous pedicle screw fixation(PPSF)技术结合有限切开，射频治疗杀灭部分肿瘤减少出血，再行减压，注入骨水泥重建稳定性，辅助术中放疗技术的综合治疗方法，是治疗涉及椎体后壁破坏及侵入椎管的转移瘤患者的一个很好解决方案^[47-48]。

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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