第41章 射频消融技术在脊柱肿瘤治疗中的应用
Application of Radiofrequency Ablation in the Treatment of Spinal Tumors
一、 概述及工作原理
射频消融术（radiofrequency ablation, RFA）是近年来迅速发展起来的一种非血管介入技术，尤其在肿瘤的微创治疗方面应用广泛。它通过各种实时影像技术的引导将射频电极定位于肿瘤组织，通过射频输出，使靶区组织细胞离子震荡摩擦产生热量，在电极周围产生一个椭圆形高温区，局部温度可达60～100℃，使电极周围的肿瘤组织脱水、干燥，继而产生凝固性坏死，最终形成液化灶或纤维组织，起到灭活肿瘤的作用（图41-1）。同时，肿瘤周围组织凝固坏死形成一个反应带，切断肿瘤血供并抑制肿瘤增大或发生远处转移。RFA治疗时，组织中热量的积存与电流强度成正比。而随着传播距离的增大，能量迅速下降，其程度与传播距离的平方成反比。为保证肿瘤细胞的彻底灭活，实质脏器肿瘤的消融范围至少包括周围1 cm以上的正常组织。骨肿瘤在组织结构、生物及理化特性等方面与人体其他组织有明显的不同，即使是同种性质的肿瘤，在分期、分级不同时，其结构和生物学特性等方面也有很大差异。因此，射频毁损灶的范围、形状及射频热场的分布规律也会有别于实质脏器。
图41-1 微波消融治疗肿瘤示意图
左图为微波消融针，右图示微波消融针以较小的微波频率消融肝脏巨大肿瘤
肿瘤RFA的疗效主要取决于消融灶的范围、形状及其内在温度分布情况。RFA灶的形状和大小主要受消融功率、消融持续时间及骨皮质的影响： ① 功率是影响RFA范围的重要因素之一。功率过大可使热量迅速在电极针附近积聚，组织脱水、炭化并附着在电极上造成绝缘状态，阻抗上升，限制了热量的产生及传导，消融范围减小；功率过低，则产生的热量不易积聚形成有效的热传导，消融范围也缩小。因此适当控制功率、延长升温时间可产生较大的毁损灶。② RFA温度达到稳态后，过度延长消融持续时间并不能增大消融范围。③ 骨皮质和骨髓的消融范围有明显不同，骨皮质明显限制了热量的分布和传导，具有明显的隔热作用，这对靠近重要器官的骨肿瘤的消融治疗是非常重要的。完整的骨皮质可有效限制热量传导、保护重要器官不受热力损伤，提高了治疗的安全性。因此，对溶骨性伴有软组织的病灶更为适宜。④ 骨组织单电极RFA范围有限，其直径为0.9～1.3 cm，用于较大骨肿瘤消融时需多点布针、多次消融。
肿瘤RFA治疗过程中热场分布和热传导情况是一项重要参数。在大量动物实验基础上以及临床试验中表明：骨肿瘤组织在50℃时，4～6分钟即发生不可逆的细胞坏死，30分钟即可杀死全部骨肿瘤细胞。消融范围应包括消融肿瘤和正常邻近骨及组织的交界区。一直以来RFA在肝脏肿瘤等实体瘤中得到广泛应用。Rossi等于1990年率先采用射频消融技术治疗肝脏恶性肿瘤，1995年Anzai等采用该技术首次治疗脑肿瘤。而脊柱解剖结构的复杂性导致脊柱肿瘤的手术治疗困难。近年来有学者探索将影像引导下或直视下射频消融技术应用于部分脊柱肿瘤的治疗，取得了良好效果，为脊柱肿瘤的微创治疗及综合治疗提供了一条新途径。其具有以下优点：① 经皮穿刺进针，创伤小。② 局麻下实施，视情况可选择腰麻和全麻。③ 可重复性操作。④ 可选择门诊治疗，减少住院日。⑤ 可在开放手术下直视操作，协助减瘤，减少术中出血。
二、 应用简介
RFA技术在脊柱肿瘤中的应用首先是在骨样骨瘤上。Rosenthal等在1992年率先报道了在CT引导下经皮穿刺治愈骨样骨瘤，国内外报道较多的也是RFA治疗骨样骨瘤。RFA也应用到转移性骨肿瘤、非骨化性纤维瘤、椎体血管瘤等的治疗中。国内有学者报道对20例恶性肿瘤骨转移患者在CT引导下行RFA治疗骨转移，随访6个月全部存活并且疼痛明显缓解。也有学者报道对18例患者共31处椎体转移瘤、5处椎体后缘有骨质破坏行RFA联合经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty, PVP），手术操作成功率为100%，术后24小时疼痛视觉模拟评分（VAS评分）由术前平均8.17分降至4.5分，术后1个月平均分降至2.5分，17例止痛药量减少，1例维持原剂量。
三、 脊柱肿瘤射频消融系统
脊柱肿瘤射频消融（spinal tumor ablation with radiofrequency, STAR）系统是新近出现于临床一线的射频消融设备。STAR系统（DFINE, San Jose, CA）包括Spine STAR消融装置和MetaSTAR显示器。Spine STAR是一个有活动关节（铰链式）、导航和双极射频电极的装置。射频电极具有一对沿其长轴安置的热电偶，从热电偶至消融探针尖端距离有 10 mm和15 mm两种。当离电极15 mm处的热电偶温度达50℃时，最大消融范围可至30 mm×20 mm× 20 mm，当离电极10 mm处的热电偶温度达50℃时，最大消融范围可至20 mm×15 mm×15 mm。这就方便操作者确保有足够的温度和范围区域消除整个肿瘤。实时温度监控使肿瘤附近的神经、脏器得以被保护。Wallace等采用STAR系统对32例肿瘤破坏椎体后缘皮质和49例肿瘤位于椎弓根的患者进行射频消融。尽管这些肿瘤的位置靠近脊髓，但术后仅有4例（5.6%；4/72）出现了神经根性疼痛，后采用疼痛封闭疗法治愈。Spine STAR消融装置采用的是双极电极，Nakatsuka等报道17例采用单极电极射频消融结合骨水泥注入椎体治疗脊柱肿瘤，VAS评分均有显著降低（从8.4分至1.1分不等）。然而，其中4例（24%）出现了神经损伤，原因是肿瘤侵犯了椎体骨皮质及椎弓根。Angelos等通过临床试验证实，双极消融电极能够通过温度控制，避免损伤肿瘤周围毗邻的重要神经结构。双极电极在设计时就将电流回路在消融针尖完成，消除了接地片的设置，避免了经皮射频消融时灼伤皮肤的风险。在单极电极，电流离开电极后，流动至患者皮肤上的负极片，从而完成电流回路。同样的能量储存于电极片和皮肤上的负极板，越大面积的皮肤贴片越易将热量消散，而错误放置接地片或其他阻止散热装置则会引起皮肤灼伤。这就是双极电极优于单极电极之处。MetaSTAR显示器可连续不断地实时显示2支热电偶所控制的消融区域最外围所允许的温度阈。消融探针远端的可伸缩电极可弯曲至90°，能满足多角度的肿瘤消融。在治疗时，消融通道经椎弓根进入椎体，避免了损伤椎旁血管或硬膜外隙，包括Adamkiewicz动脉。然而，通过这种路径，不可弯曲的RFA探针只能到达椎体前方。相比而言，STAR消融探针经椎弓根途径进入椎体，远端探针能够弯曲进入椎体后方。在许多病例中，STAR系统已经被用于安全而有效地治疗位于椎体后缘和椎弓根的脊柱转移癌。Wallace等使用STAR系统对110处脊柱转移灶进行了72次RFA治疗，其中81%（89/110）包括椎体后缘和45%（49/110）包括椎弓根，效果显著。消融探针的另一个重要特点就是沿管道走形的两根热电偶的合并。
Madaelil等报道了1例38岁女性，乳腺癌骶骨转移，有明显的下腰痛症状，使用STAR系统形RFA治疗来缓解疼痛和控制肿瘤。近期，Bagla等报道了一个多中心的前瞻性研究，其中包括50名患者，69处脊柱转移癌灶，使用STAR系统。研究发现，术后疼痛数字评分（numerical pain rating scale, NRPS）从5.9降至术后90天的2.1（P＜0.000 1）； Oswestry 功能障碍指数（oswestry disability index, ODI）从52.9降至37.0（P＜0.08）；FACT-G7量表（functional assessment of cancer therapy-general 7）从10.9升至16.2（P=0.000 1）；FACT-BP量 表（functional assessment of cancer therapy quality-oflife measurement in patients with bone pain）从22.6升至38.9 （P＜0.001），无操作相关并发症出现。Madaelil等对11名骶骨转移癌患者的16处转移癌灶使用STAR系统进行减轻疼痛的处理。消融后1个月，平均疼痛评分从基线水平的8分（四分位间距，6～9.25）降至3分（四分位间距，1.75～6.3）。对于局部肿瘤的控制，在75%存在转移癌的患者中，中位随访时间达7.6个月（全距，3.6～11.9个月）。在全部中位临床随访的4.7个月的时间内（全距，0.9～28.7个月），无急性或长期并发症 出现。
1. RFA治疗过程中应注意以下事项 ① 术前CT扫描明确骨肿瘤的大小、部位，选择合适的电极针尽可能地覆盖肿瘤，电极穿刺针离重要的脏器或大血管、神经1 cm以上，避免术中损伤周围重要的脏器或大血管、神经，确保手术安全及术后无并发症。② 选择肿瘤的长轴为进针路径，针尖的远端贴近破坏的骨面，消融治疗的重点应放在骨肿瘤破坏的骨边缘，治疗区域包括软组织-骨的交界面为重点，保证肿瘤细胞的彻底灭活。RFA也可联合其他方法综合治疗恶性骨肿瘤，可降低肿瘤复发、减少痛苦、延长生命，为没有手术指征的晚期转移性骨肿瘤患者提供了一项有效的治疗选择。
2. 适应证 ① 良性脊柱肿瘤：如骨样骨瘤、非骨化性纤维瘤、椎体血管瘤、软骨母细胞瘤等。 ② 原发性恶性脊柱肿瘤：可结合手术、放疗、化疗及骨水泥填充。③ 转移性恶性脊柱肿瘤：如皮质完整的椎体转移肿瘤可结合经皮椎体成形术。④ 对放疗、化疗不敏感的脊柱或椎旁软组织肿瘤。⑤ 失去手术切除机会的恶性脊柱肿瘤的姑息治疗。
3. 禁忌证 ① 椎体后壁皮质不完整的椎体肿瘤，但椎体后缘破坏区不超过椎管外缘的1/3的患者可作为适应证。② 成骨性的病灶通常不适宜用RFA，电极针在成骨性的病灶中很难打开，溶骨性病灶伴有软组织成分的病灶更为适合。③ 肿瘤包裹范围累及重要脏器、血管和神经的肿瘤。④ 有出血倾向或凝血机制障碍的患者。⑤ 穿刺部位附近有隐匿性感染灶或有活动性感染的患者。⑥ 严重的神经系统疾患或全身情况差难以耐受手术及麻醉的患者。
4. 并发症及其预防 可能引起神经、血管损伤、脂肪液化、皮肤坏死。根据肿瘤的位置，可能会引起肌肉坏死，如果邻近关节，关节软骨也可能受损。邻近器官如肺脏、膀胱等也可能受影响。这些必须在治疗计划中考虑到，尽量避免这些组织的损伤。对于RFA治疗过程中应该做好BPI评分、KPS评分、病灶穿刺、术后并发症的处理、术后CT值的对照等。
四、 原发性脊柱肿瘤的射频消融
（一） RFA治疗骨样骨瘤
脊柱骨样骨瘤临床主要表现为疼痛及日常活动受限，肿瘤为瘤核及外周包绕的反应骨构成。治疗以缓解临床症状、防止复发为主要目的。手术刮除或肿瘤整块切除是治疗该肿瘤的主要方向。近年来，有学者将射频消融术用于脊柱骨样骨瘤的治疗，创伤小、疼痛缓解迅速以及与开放手术治疗类似的复发率等特点使其得到广泛应用。
Osti等于1998年第一次应用RFA治疗1例脊柱骨样骨瘤患者，肿瘤位于L4附件，患者因为严重背痛无法从事任何日常活动。作者采用Radionics RFG-6系统，设定温度85℃，消融时间4分钟，术后24小时疼痛完全缓解，临床随访16个月疼痛无复现。Dupuy等应用Radionics射频系统治疗T11椎弓根骨样骨瘤1例，设定温度90℃，消融时间6分钟，术后疼痛完全缓解，随访8个月CT检查示肿瘤瘤核已消失但反应骨仍存在。作者认为肿瘤瘤核周围的反应骨及完整的骨皮质可以有效阻挡热量向椎管内传递，同时椎管内静脉丛和脑脊液循环可带走部分热量，防止脊髓热损伤。骨样骨瘤瘤核一般小于 12 mm，采用普通单极射频电极即可良好的消融肿瘤。
Rosenthal等对RFA治疗脊柱骨样骨瘤和手术切除方式进行了对比，结果显示两者远期复发率相当。RFA更微创安全，患者耐受性更好，同时住院周期缩短，术后恢复更快。
Samaha等报道RFA治疗3例邻近神经根及脊髓结构的脊柱骨样骨瘤患者，1例位于T8椎体后缘，与椎管仅隔薄层骨质，1例位于C6上关节突并紧贴C7神经根，1例位于L5上关节突紧贴L4神经根。射频温度设定90℃，消融时间4分钟。3例患者术中及术后均未出现脊髓神经根受损表现，疼痛在术后数小时内均缓解。随访8～36个月，症状无复发，1例患者获得2年的影像随访，CT显示病灶瘤核已消失。作者提出对紧邻神经脊髓结构的骨样骨瘤进行RFA治疗亦是安全有效的，但尚需大宗病例验证其安全性。
Vanderschueren等报道24例累及脊柱骨样骨瘤患者累计接受28次射频治疗。24例患者平均获得72个月随访，16例患者肿瘤邻近脊髓神经结构（距离脊髓神经根小于1 cm），采用5 mm的射频电极，设定射频温度90℃，射频时间4分钟，定义随访4个月症状消失及随访40个月症状无复发为射频消融治疗成功。首次射频消融治疗成功率为79%；1例患者复发后出现根性症状，接受开放手术治疗；4例射频消融术后复发及疗效欠佳者再次行消融治疗，效果均满意。射频消融总成功率为96%，无操作相关并发症。作者认为对于脊柱骨样骨瘤，RFA治疗是安全可靠的，且对于复发病例再次消融仍可取得满意效果，但对于出现神经脊髓受压表现或肿瘤边缘距离脊髓神经根2 mm以内者仍建议采用开放手术治疗。
Vanderschueren等总结24例脊柱骨样骨瘤射频经验，认为采用射频半径为5 mm的非循环水冷射频电极可更好控制消融范围，减少不必要的消融区域，防止过大的消融范围对神经脊髓热损伤的可能性；采用该射频电极对距离神经脊髓组织2 mm以上的肿瘤消融都是安全的。
Klass等在消融过程中对神经根旁及硬膜外持续用温盐水灌注防止脊髓神经热损伤，具体方法为通过一个21 G的穿刺鞘将一根26 G的软管置入射频区域邻近的神经根管出口处，射频开始前通过26 G套管注入10 ml常温生理盐水，使其分布于神经根周围及邻近的硬膜外间隙，开始消融，每隔30秒重复注入，防止神经脊髓热损伤，操作结束后通过26 G套管注入1～3 ml 0.5%的布比卡因，以缓解神经根性症状。用此方法治疗7例患者，均无神经热损伤并发症。与传统开放手术切除相比，射频消融治疗骨样骨瘤有安全、高效及并发症少等优势，但长期疗效有待于进一步验证。
（二） RFA治疗非骨化性纤维瘤
有学者报道对1例非骨化性纤维瘤患者行RFA联合骨水泥注射治疗，术后患者疼痛消失，无不良反应发生。
（三） RFA治疗椎体血管瘤
有学者等对19例椎体血管瘤患者应用经皮RFA加椎体成形术治疗，术后患者的胸、腰背疼痛症状明显缓解或消失，无复发，故认为RFA治疗椎体血管瘤是一种有效的方法。有学者对经皮RFA加椎体成形术治疗椎体血管瘤进行研究，认为其明显减轻患者的疼痛、提高生活质量。
五、 转移性脊柱肿瘤的射频消融
恶性肿瘤患者晚期常发生脊柱转移，是因为椎体静脉丛与肺、乳腺、前列腺、肝脏、肾脏等器官联系紧密。这些部位的肿瘤细胞通过椎体静脉丛血行转移到达椎体，而在椎体转移瘤中，又以胸、腰椎所占比例最高。乳腺癌、前列腺癌和肺癌患者的尸体解剖研究显示死亡时大约有85%的患者出现骨转移。同时，90%～95%的脊柱转移癌晚期患者会出现疼痛，这种疼痛往往剧烈难忍，威胁着患者的生存质量。因此，缓解疼痛与提高生存期是同等重要的目标。因为部分患者对传统的放疗止痛敏感度差，而此类患者往往无法继续加大放疗剂量。自20世纪90年代以来，国内外陆续有学者报道将RFA技术应用于骨转移性肿瘤，从而减轻患者疼痛，并不断取得新进展。并有学者联合应用射频消融术和椎体成形术（PVP）治疗晚期脊柱转移瘤，以缓解患者疼痛并改善患者生存质量。
射频消融在针对恶性肿瘤治疗时，其输出频率一般控制在104～1 012 kHz之间。RFA治疗转移性脊柱肿瘤通常为500 kHz，电磁波毁损生物体内已发生病变的组织以达到治疗疾病的目的。RFA对于缓解丧失手术时机的骨转移癌所引起的疼痛是相对安全、有效的。相比于其他微创治疗方法，RFA的优点如下：① 麻醉不仅仅局限于全身麻醉，而可在局麻或清醒镇静等麻醉下进行。② CT或MRI等实时影像引导下准确置针。③ 损毁范围可精确控制，并可实时监控靶区温度。④ 能够有效规避放疗的骨髓抑制作用。
另外，RFA治疗骨转移癌缓解疼痛的机制尚未完全明了，可能的原因如下：① 物理性（高温）损毁进入骨膜及骨皮质的邻近传感神经，阻止了痛觉传导通路。② 瘤体减小后，减少了对神经纤维的压迫刺激，使痛觉传导减弱。③ 产生刺激神经的细胞因子的肿瘤细胞被消灭。④ 抑制引起疼痛的破骨细胞活动。
2000年由Dupuy等首次报道应用RFA治疗1例恶性血管外皮瘤腰椎转移患者，目标椎体的后缘皮质尚完整。采用Radionics 3 cm Cool-Tip射频电极，局麻联合基础麻醉，射频消融时间设定为12分钟，无操作相关并发症，术后随访13个月无症状复发，但出现新的骶骨转移癌灶。作者指出骨皮质及骨松质能有效防止操作中热量传递，因此对于病椎后缘骨质完整射频治疗是相对安全的。
Gronemeyer等报道在CT引导下行RFA治疗10例脊柱转移瘤患者，应用RITA多极射频电极的温控模式，设定温度50～120℃，单次消融时间12～15分钟，平均随访5.8个月（2～11个月），9例疼痛较术前明显缓解，其中3例完全缓解，VAS评分平均下降74.4%，术中和术后无相关并发症出现，末次随访行MRI检查未见消融区域肿瘤再发。作者对其中4例患者在射频消融治疗后3～7天在CT及X线引导下行PVP，平均注入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）3～5.5 ml，无骨水泥渗漏。作者认为对于无法切除且对放化疗不敏感的脊柱肿瘤，RFA不失为一种安全有效的微创治疗方法，并且首次提出RFA联用PVP对于疼痛缓解起到协同作用，但未提出PVP应用指征。因在局麻下一期行射频消融和PVP患者在操作过程中疼痛较剧烈，故可分期施行。(https://www.daowen.com)
2003年Schaefer等首次报道l例一期行RFA联合PVP治疗肾癌L3椎体转移病例。采用Radio Therapeutics公司生产的RF3000射频消融系统，全麻下采用阻抗控制模式，能量从 40 W逐渐上升，每3分钟上升10 W，直至阻抗上升至45 Ω。PVP操作前行椎体内静脉造影，除外管径较大的引流静脉，注入PMMA 4 ml，无明显相关并发症。患者疼痛完全缓解（根据VAS评分判断），日常活动无受限，无神经受损体征。作者认为，因为RFA损毁了肿瘤血管并使射频区域组织均一性提高，从而有利于骨水泥的分布并防止其渗漏或进入引流静脉形成栓子。
Nakatsuka等报道17例患者共计23处恶性骨肿瘤（14例脊柱转移瘤、2例多发性骨髓瘤、1例浆细胞瘤）病灶采用RFA联合骨水泥注入治疗，有17处累及脊柱，其中2处病灶侵及椎体后壁、13处侵及椎弓根，术中局部浸润麻醉，采用Radionics Cool-Tip射频电极，最大输出功率下单次射频消融时间设定为12分钟，操作中遇到患者主诉放射痛时立即停止操作，防止神经损伤。一期CT引导下行经椎弓根骨水泥注入PVP术，术前及术后1周行VAS评分，术后增强MRI检查评估肿瘤坏死情况，操作成功率达96%，肿瘤坏死率为14%～100%（71%±24%），术前肿瘤体积小于5 cm与大于5 cm射频消融坏死率有明显差异（78%±23%与59%±22%）。其中l3例以疼痛为主诉的患者VAS评分由术前平均8.4分降至术后l周平均1.1分，1例成骨性病灶未能成功置入射频电极。5例在术后1年（平均4.9个月）内疼痛复发，其中2例为肿瘤原位复发，3例为新发转移灶。6例术后随访过程中死亡致失访。术后平均生存6.3±5个月。4例RFA过程中出现神经损伤（3例椎体后缘皮质破坏及1例侵及椎弓根），3例治疗后好转，1例症状持续存在。作者认为骨水泥硬化过程中所释放的热量与RFA的热量释放有协同作用。另外，2例原位肿瘤再生引发疼痛复现的患者均为瘤体直径大于5 cm者，提示对于直径大于5 cm的治疗有待完善改进，且RFA不适合成骨性骨肿瘤。对于椎体骨皮质破损病例或肿瘤邻近脊髓神经根者，RFA造成神经热损伤的危险较大，需引起高度重视。Nakatsuka等报道椎管内实时温控监测下对邻近脊髓痛性脊柱转移瘤患者l0例行RFA治疗。10例患者均接受过放疗和（或）化疗，疼痛无缓解，肿瘤边缘距脊髓1 cm以内。麻醉方法采用基础麻醉加局麻，射频电极采用Cool-Tip电极。同时通过一根21 G的探针将一个带温度探头的测温电偶置入肿瘤与硬脊膜之间的硬膜外间隙，实时监测间隙温度的变化，温度超过45℃则立即中止消融。有9例患者监控温度≤45℃，1例患者达到45℃后立即停止射频治疗，但椎管内温度最终达到48℃，出现一过性脊髓热损伤症状，保守治疗2天后症状缓解。术后1周VAS评分由7.5f2.7分降至2.7f2.0分。术后平均生存期为4.5f1.3个月，1例疼痛复现，2例出现新发病灶致疼痛，所有患者术后随诊中均死亡。其中6例温控探头误入蛛网膜下腔，提示硬膜外间隙放置温控探头对于防止消融过程中脊髓热损伤有一定意义，但实际操作 困难。
对于失去切除指征且引发明显疼痛的溶骨性转移病灶，RFA能迅速、有效缓解疼痛，从而提高生活质量。RFA虽然对于控制局部肿瘤效果明显，但对于提高患者远期生存率意义不大。部分学者认为肿瘤消融的范围与疼痛缓解没有必然联系。伴有椎体后壁破损及椎弓根侵及的肿瘤射频治疗有损伤脊髓及神经根的危险，部分学者认为是禁忌，但有学者认为在椎管内温度监控下可做到最大限度的肿瘤消融。
脊椎转移性肿瘤特别是存在椎板被肿瘤侵蚀破坏的患者，由于肿瘤病灶直接侵犯邻近椎管，RFA术中的热效应及术后肿瘤周围组织凝固坏死形成反应带可引起部分组织水肿，椎管相对于其他脏器空间位置狭小，因此对于这类患者的脊柱肿瘤行RFA时应慎重。
RFA作为一种微创治疗手段，可单独或联合PVP等微创方法处理脊柱肿瘤，在灭瘤的同时能加强骨的强度及硬度，起到稳定脊柱、防止后突畸形的作用，长期疗效评价令人期待。同时，RFA操作安全简便、疗效确切、减轻疼痛、提高生活质量，也并未增加术后感染等并发症的发生率，为部分脊柱肿瘤患者提供了一项有效的治疗选择。
（ 刘铁龙 刘永刚）
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