肿瘤消融治疗常用手段

三、肿瘤消融治疗常用手段

(一)化学消融

1.无水乙醇注射治疗(percutaneous ethanol injection,PEI) 1983年日本Sugiura首先报道了经皮无水乙醇注射治疗小肝癌并取得较好的疗效后,使该技术得到广泛的应用和推广。此后,由于无水乙醇(酒精)价廉、方便、疗效确切、相对安全等优点,使PEI逐渐应用于肝脏外的其他领域,如各脏器囊肿的硬化治疗,血管瘤治疗,甲状旁腺增生治疗等众多领域并取得较为满意的疗效。然而,注射无水乙醇治疗同时具有瘤体内弥散不均影响疗效、局部刺激症状强、需反复多次疗程等不足,而且国内多无CFDA认证的生产批号,因此一定程度上限制了PEI治疗的广泛应用。

2.聚桂醇注射治疗 聚桂醇是一种具有表面活性的硬化剂,能使细胞蛋白质析出,破坏细胞膜,产生无菌性炎症,进而使组织纤维增生粘连。聚桂醇具有良好的起泡性,与同等剂量的液体硬化剂比较病灶治疗面积大,过敏反应发生率低,不良反应少且具有麻醉作用,不会引起机体发生强烈的刺激反应等优点,故成为目前另一种较为积极应用的介入注射硬化剂。早期聚桂醇主要应用于血管类疾病的硬化治疗,随着学者的不断探索,已逐渐应用到囊肿类疾病、良性肿瘤类疾病(如子宫肌瘤、肝血管瘤等),目前罕有恶性肿瘤治疗的临床报道,但已有一些基础动物实验研究表明聚桂醇对于恶性肿瘤的治疗也存在一定的效果。

不过聚桂醇在硬化治疗过程也存在一定的不良反应,诸如可出现暂时胸痛、胃灼热、反酸、便秘、发热也可出现局部组织坏死;偶见暂时性虚脱、头晕、呼吸困难、胸闷、恶心、视力障碍、局部感觉损害等。若使用泡沫化治疗,还要避免气体栓塞等严重不良并发症。此外,药物说明书中对于药物代谢动力学、药物过量反应、儿童及老年用药等重要内容均认为“尚不明确”,亦需要进一步研究。

除上述两种化学消融药物外,其他尚有平阳霉素注射、50%高渗葡萄糖溶液注射等方法,但随着某些药物的淡出、疗效欠稳定等因素已逐渐退出主流应用行列。至于使用热盐水、稀盐酸、冰醋酸等进行注射治疗者,更是由于医学不断地发展而仅见于文献之中。

(二)热消融

微创介入治疗逐渐由边缘学科发展为新兴分支学科的一个重要契机,就是层出不穷的消融技术诞生,其中热消融技术的发明和推陈出新功不可没。目前,热消融治疗中三大主流技术为射频(radio frequency ablation,RFA)、微波(microwave ablation,MWA)和激光消融(laser ablation,LA)。当然,从广义角度而言,高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)和冷冻消融(cryotherapy)也可列为热消融技术范畴。

HIFU是由超声波聚焦声能部分转化为热能,在肿瘤内聚焦点处产生瞬态60℃以上的温度(属热消融范畴),但同时也具有空化效应、机械作用等生物学效应;虽具有路径无创、无辐射等优点,但也深受空腔脏器、骨质、空气等干扰,故也影响其使用领域的拓展。

冷冻消融通常使用氩氦刀技术,其实质是冷冻+热疗治疗,当氩气在针尖内急速释放时,可在十几秒内冷冻病变组织至-165~-120℃;当氦气在针尖急速释放时,将产生急速复温和升温,快速将冰球解冻,“冰火两重天”破坏细胞消除肿瘤,因此可属“负”热消融范畴。但氩氦刀具有针具粗大、消融边界厚且不清、操作复杂需要钢气瓶等不足也限制了其临床使用。

1.射频消融(radiofrequency ablation,RFA) RFA是通过射频发生器在组织内释放频率为200~750kHz的射频交变电流,主要激发组织内离子的高频振荡,相互摩擦产热,从而将消融区组织细胞加热破坏的技术。

1990年意大利学者Rossi等利用射频电极进行动物肝脏热疗实验,并于1993年首先报道了肝癌射频治疗的临床研究。但当时由于消融范围过小仅做姑息辅助治疗,直到20世纪90年代中后期,随着射频技术的不断改进消融范围增大后,RFA效果提高而逐渐广泛应用。尤其是RFA采用了内部冷却电极的重要技术进步,如Lorentzen等研究表明,应用冷循环RFA后坏死区域显著增加,从而进一步提升了射频消融的临床应用价值。

20余年来,多国学者对RFA的临床研究不断推进。基本已得出一些较为普遍认同的理念,如:与无水乙醇注射消融相比,RFA局部疗效及所需治疗次数均占优势,其复发率和长期生存率均优于PEI;与传统肝癌手术切除相比,RFA的总体生存率与之没有显著统计学意义差异,仅可能在带瘤生存率略高于传统手术。

当然,RFA也存在一些不足,如较为明显的“热沉效应”,对于大血管旁的癌灶容易残留而复发;消融时体内存在射频波和电流循环,对于孕妇及严重心律失常患者需高度警惕;由于温度偏低及针具较粗等因素,针道种植转移报道时有发生,前期的报道中甚至有12.5%的高发生率;RFA热效率及热密度不如微波高,消融耗时较长等。因此也部分影响了RFA的临床应用。

2.微波消融(microwave ablation,MWA) 医用微波消融主要采用915MHz和2450MHz的高频率电磁波,前者穿透力强,形成的消融坏死区大,后者能够相对精准消融,也是目前临床最常用的微波频段。微波经过靶区组织中水、蛋白质等极性分子和带电粒子吸收微波能后剧烈振动摩擦,产生热效应使局部温度短时间内升至60~100℃以上,导致蛋白质变性、组织细胞凝固、脱水坏死,从而达到治疗目的。

1986年日本学者Tabuse等率先进行了微波消融在肝癌治疗中的研究。1994年日本Seki报道了超声引导经皮将微波天线植入瘤体内消融小肝癌。20世纪90年代中国学者董宝玮、梁萍等合作开发了中国第一台微波消融仪器,并在国内首先开展微波肝癌消融的研究,为微波消融技术的应用和发展起到了举足轻重的作用。

超声引导经皮微波消融治疗肝癌已十余年,已累积大量病例和研究,不少学者研究认为MWA同样能取得良好的治疗效果。如董宝玮报道234例肝癌微波消融,1、3、5年生存率分别为92.7%、72.9%、56.7%;梁萍等报道的74例肝脏转移癌患者的数据为1、3、5年生存率分别为91.4%、46.4%、29%等。

自从20世纪90年代的肝脏微创治疗试验开始,中国的微波消融技术已经成功运用于包括肝、肾、肾上腺、甲状腺、子宫、脾脏、乳腺等多种脏器肿瘤和病变的微创治疗。在过去20年的微波消融发展历程中,中国学者独领风骚,进行了大量开创性基础和临床研究,使中国成为微波消融第一大国。不仅产量居首,在微波消融领域的SCI论文中,中国学者发表的论文数占总量近半壁江山。微波由于单针消融范围大、热转化效率高等优点,亦已引起国外医学者的关注和应用,未来微波消融将向着更精准化、智能化以及前沿化发展。

不过微波也存在穿刺针粗、消融范围可控性相对偏弱、对于微小病灶进针偏钝、消融效率过高等不足,宜针对不同的患者、不同的情况,选用不同的消融手段。

3.激光消融(laser ablation,LA) 激光消融是指将激光辐射生物组织,光子能量入射到组织后光能转化为组织分子动能振动摩擦,从而使被照射组织温度升高。热效应主要是热致组织凝固变性,随着温度升高而导致局部生物组织凝固坏死、炭化、汽化甚至蒸发。

1960年,美国科学家梅曼(Theodore Harold Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器,此后一年即有学者将激光引入医学领域。早期的激光医学多集中在表面切割、辐照的领域中,直到1971年由于白英光纤的研制成功,使氩离子(Ar+)激光和掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光得以进入体腔内进行治疗,从而迅速扩大了激光医学的应用领域。

回顾文献我们可以清晰发现,激光技术是最早将热效应原理运用于医学临床的手段。以激光运用于肝脏领域为例,1968年Hoye已运用Nd:YAG激光治疗Vx2癌株种植于肝脏的肝癌动物实验。

1980年德国学者Ruedi已进行运用激光治疗人体肝脏肿瘤的报道。

1983年Nims已报道运用CO2激光仪治疗多例肝癌和卵巢癌,其中肝癌大小1~4cm不等,取得不错的临床效果。

当然,这些早期临床治疗文献,激光治疗多数是运用辐射、切割作用为主,但也已部分涉及激光热消融内涵。(https://www.daowen.com)

激光消融(laser ablation)的概念,首先是由英国学者Bown于1983年总结提出的,是指将激光辐射生物组织,对其加热并通过热损伤、汽化、高温分解等作用,达到凝固或切割组织的目的。激光消融的理念和技术得到了迅速推广和普及。

随着医学理念的不断推进、石英光纤的研制成功和激光技术不断发展,激光消融运用更加广泛。

1985年日本学者Hashimoto开始运用Nd:YAG激光消融治疗肝癌,于1987年报道了相关消融研究。

1986年我国上海中山医院余业勤、汤钊猷院士等报道高功率Nd:YAG激光消融治疗肝癌的实验和临床研究,亦是属于世界最先开展肝癌激光消融的里程碑。

同期及此后欧洲学者的激光消融也已大量开展。激光消融治疗肝癌的疗效已经得到大量临床研究报道的验证和支持。

2008年发表于Radiology上的大样本多中心研究表明,肝癌的激光消融不仅有效,而且其并发症发病率均处于较低水平,是一项安全的消融手段。尤其是针道种植转移,在1004例(次)治疗中,未发生一例针道种植情况。

2015年意大利学者一份大样本随机对照研究结果表明,激光消融与射频消融的多项疗效对照发现二者不分伯仲,结论提示激光消融同样属于最有效的肝癌消融手段之一。同时激光消融更适合高危区域的肝癌消融。

除肝脏领域外,激光消融也涉及其他许多临床领域。欧洲对甲状腺结节消融早已进行长期而大量的消融实例。意大利学者Pacella报道了一项1531例的甲状腺结节激光消融的研究,证实LA是有效的、便捷的门诊治疗技术,患者耐受良好,并发症风险较低。

著名甲状腺专家Papini领衔一项甲状腺结节多中心前瞻性随机对照研究的文章也指出,激光消融可以显著缩小瘤体、缓解症状,同时不会累及甲状腺功能改变。研究均认为激光消融是一项安全、有效的新兴消融技术。

此外,激光消融亦在乳腺、甲状旁腺、转移性淋巴结、肾脏、前列腺等全身多脏器多领域中应用,受到越来越多学者的关注和研究。

相较于其他消融手段,激光消融具有其一定的独特优势,特别是消融过程中的安全性而言,LA更是具备了较为突出的优点,这是具有深刻的内在因素,简析如下:

(1)穿刺针管径最小:YAG激光穿刺针为21G,外径0.8mm,光纤直径仅0.3mm。而目前微波多为14G,外径2.1mm;射频多为17G,外径1.47mm;而氩氦刀则更是管径极为粗大,其中14G针的横截面积是21G针的6.89倍。

由此可见,激光针在穿刺路径上是对正常组织损伤最小、最安全的手段,甚至一些不可避免的静脉血管、胃肠道等组织,亦是可以穿透而过且不易引起并发症。

(2)激光在热消融电磁波中波长最短:无论射频、微波和激光都属于电磁波,其中Nd:YAG激光的波长为1064nm,而其他热消融波长均较大。如最常使用频段为2450MHz的微波为例,其波长也已达到12.2cm;而射频波频率为500kHz左右,故其波长则更大。正如超声波特性一样,波长越短,则其消融切割精度则越高。

(3)消融区域最精准:如上述原理,激光采用纳米级别的光能进行消融;射频是在针尖裸露区产生高波长的射频电流,并在人体组织形成电流回路进行消融;微波针内则采用微波发生器向四周发射微波,其有效消融范围到正常组织之间必定是较为宽大的阶梯递减消融区。

因此,激光的消融热场控制最为精准,大量实践和文献已证实,激光消融凝固区和周边正常组织之间的交界带非常纤薄,病理大体标本、甚至镜下均可见存在较为清晰的界限。这是射频、微波或氩氦刀尚不能及的特性。

此外,激光消融的侧向消融范围约5mm,而且相当稳定和可控,故在一些极为靠近重要脏器的肿瘤消融中,运用激光消融侧向消融距离稳定的特性,准确地布针即可对一些极其困难的病灶做精准和适形的消融。

(4)无电流导入:激光消融通常采用直径0.3mm的纯石英光纤输送激光,完全不存在将电流导入人体组织内。射频、微波均采用将电流电磁波导入人体进行作用,尤其是单极射频消融,均需要在体表贴上电极片,将人体和消融仪器形成一套电流循环系统,因此对于孕妇、严重心脏病、心律不齐、心脏起搏器等患者均需慎重接受治疗。此外,射频微波也偶有出现电击伤、贴片发热烫伤、迷走神经受刺激亢进等报道。这些并发症可能部分与电流导入刺激人体有关。

(5)针道出血、种植转移风险最低:文献报道,射频消融针道种植转移发生率可高达0.2%~5.1%,甚至有高达12.5%的报道,射频微波消融后针道出血亦时有所见,这是由于射频、微波穿刺针较粗,而且消融方式均采用穿刺到肿瘤深面底部、甚至穿透肿瘤进行消融,因此消融结束后,射频、微波必须行针道消融以预防针道出血和针道种植转移。而激光消融则是采用最细的穿刺针和纤细的光纤,且消融作用时针尖位于肿瘤的浅部,待消融结束后光纤后撤至针鞘内再针道消融整体拔针,因此,迄今尚无一例针道种植转移报道。激光消融温度较高、穿刺针细、Nd:YAG激光本身就是很好的止血工具,因此激光消融亦是最不易引发出血的技术之一。

(6)消融灶凝固性好:通常而言消融温度越高,组织脱水越多其消融灶凝固性则越好。消融灶的凝固性在一些接近包膜或突出包膜的病灶消融显得尤为重要,如一些靠近腹腔脏面包膜的肝癌,早期已有数例临床提示经过射频消融后,消融灶迸裂或整体脱落,从而形成巨大创面和出血,造成严重并发症及死亡案例。这可能由于早期的射频对肿瘤周边温度并不能达到理想的高温所致。至于氩氦刀冷冻消融,其消融灶组织凝固性则相对较差,通过观察日常中冷冻鲜肉化冻之后,肉质糜嫩伴渗血水,便可有直观感受。激光消融是目前热消融中,中心温度、周边温度均是最高的消融技术。因此,其消融灶凝固性应是最好的,术后肿瘤迸裂、脱落的发生概率亦应是最低。

(7)输入能量值精准可控:射频、微波消融通常功率可在100W以上,数篇临床和实验研究文献提示,若射频、微波尚未彻底杀灭肿瘤,或消融灶旁还有其他瘤体的话,那么消融后癌肿可能会急速反弹生长和进展。研究推断可能和射频、微波输入过多能量激发了肿瘤生长有关,并得到了大鼠肝癌模型的动物研究实验证实。因此对于肿瘤消融过程中,总体而言并非更多能量输入便可获得更多收益。激光消融通常采用5W功率,且能量输入可以精确到1焦耳(J),故可最大限度减少这方面的顾虑。

当然,激光消融也存在着一定的不足之处:诸如单针消融范围较小,对于一些较大肿瘤消融不如射频、微波消融更具效率;多针联合治疗时,耗材费用较高且对布针技术要求偏高;消融时,激光消融对组织汽化现象相较于射频、微波消融最明显,有时会影响手术视野等不足。

总之,目前主流的热消融手段,无论射频消融、微波消融还是激光消融,都存在其各自的优点和不足之处。激光消融由于其内在的特性,无论是逻辑理论上、还是临床实践中,都是目前热消融方法中较为安全的消融手段。只要在临床应用中合理得当地使用,激光消融应是消融后并发症发生率及严重程度最低的热消融技术。作为致力于介入消融领域的医务工作者均应全面了解和掌握这些消融手段的综合信息,对纷繁复杂的临床治疗中,做出准确的判断和合理的选择。