負(fù)載131I骨水泥行經(jīng)皮椎體成形術(shù)治療兔椎體腫瘤的初步實(shí)驗(yàn)研究

王剛剛， 倪才方， 陳 瓏， 章 斌， 楊 超， 張 帥， 阮程華

經(jīng)皮椎體成形術(shù) （percutaneous vertebroplasty，PVP）能有效加固病變椎體并快速緩解疼痛，近年來已被廣泛應(yīng)用于疼痛性骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折及溶骨性椎體腫瘤的治療［1］。但PVP針對椎體良惡性病變的療效并不一致，其治療良性病變的中遠(yuǎn)期止痛療效明顯優(yōu)于惡性病變［2-3］。PVP主要通過加固病變椎體，恢復(fù)椎體生物力學(xué)性能，以及減少骨折對椎體內(nèi)神經(jīng)末梢的刺激，達(dá)到止痛目的［3-4］。盡管有學(xué)者提出，PVP術(shù)中所用骨水泥單體具有一定細(xì)胞毒性，同時(shí)其聚合時(shí)產(chǎn)生的高溫也具有抗腫瘤作用，可殺傷腫瘤細(xì)胞，但至今尚缺乏有效證據(jù)［3-4］。因此，如何聯(lián)合PVP與其他抗腫瘤方法，以達(dá)到既能持續(xù)抗腫瘤，又能加固椎體的雙重目的，已成為椎體腫瘤微創(chuàng)治療的熱點(diǎn)之一。長時(shí)間低劑量內(nèi)放射治療可持續(xù)產(chǎn)生抗腫瘤作用，又對周圍正常組織損傷小，因此PVP聯(lián)合內(nèi)放射治療被認(rèn)為可能是未來治療椎體腫瘤最有前途的方法之一［5-6］。由于缺乏活體椎體腫瘤模型模擬臨床治療，所以此研究尚停留于正常動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究階段。本研究采用負(fù)載放射性核素131I的骨水泥針對兔椎體腫瘤模型行PVP治療，以初步探討PVP聯(lián)合內(nèi)放射治療椎體腫瘤的安全性和有效性。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 新西蘭大白兔12只，體質(zhì)量2.5～3.0 kg，VX2荷瘤兔，由蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在接受相關(guān)手術(shù)操作及影像學(xué)檢查前禁食4 h，均采用地西泮1 mg耳緣靜脈推注+速眠新（0.2 ml/kg）肌內(nèi)注射鎮(zhèn)靜麻醉。

1.1.2 主 要 實(shí) 驗(yàn) 儀 器 及 藥 械 四 排 螺 旋 CT（Marconi Mx8000）；PET-CT（DSSTE 16，GE）；SPECT（SIEMENSSymbia T6）；17 G 穿刺套針（Angiotech）；18F-FDG（南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院PET／CT中心生產(chǎn)，美國GE公司加速器制作）；放射性碘化鈉溶液（131I，成都中核高通同位素有限公司）；地西泮（上海旭東海普藥業(yè)有限公司）；速眠新Ⅱ（軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院軍事獸醫(yī)研究所）。

1.2 方法

1.2.1 椎體腫瘤模型建立及分組 按文獻(xiàn)報(bào)道制備兔VX2瘤塊并建立兔椎體腫瘤模型［7-8］。用17 G穿刺套針穿刺兔下腰椎椎體，采用穿刺套針的內(nèi)芯，將制備好的VX2瘤塊經(jīng)穿刺外套針同軸送入椎體內(nèi)，接種瘤塊。接種后3周行PET-CT掃描，見接種椎體骨質(zhì)破壞，并有明顯18F-FDG核素濃聚征象，確認(rèn)為椎體腫瘤造模成功，PET-CT下測定椎體腫瘤的18F-FDG核素標(biāo)準(zhǔn)化攝取值 （standard uptake value，SUV）。將12只建模成功動(dòng)物隨機(jī)分為注射負(fù)載131I骨水泥行PVP組（實(shí)驗(yàn)組）及單純注射骨水泥行PVP組（對照組），每組各6只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

1.2.2 PVP治療過程 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物麻醉后，俯臥位，四肢固定于CT診斷床上。CT定位下左側(cè)入路，以17 G穿刺套針經(jīng)皮穿刺到腫瘤椎體內(nèi)。再次CT掃描明確穿刺針尖位于病變椎體中央后，拔出套針內(nèi)芯，注射骨水泥。PVP術(shù)中控制骨水泥使用總量約為0.5 ml。對照組單純注射骨水泥，實(shí)驗(yàn)組將131I按1.5 mCi/kg的放射當(dāng)量估算用量，測量131I放射當(dāng)量后添加入骨水泥單體中與單體充分混勻，然后再與骨水泥粉劑混合至黏稠狀態(tài)后，注入椎體內(nèi)行PVP治療。治療結(jié)束后，拔出穿刺針，壓迫止血，再次CT掃描觀察骨水泥的分布情況。收集所有可能沾染131I骨水泥的相關(guān)器械，如注射器及穿刺針等，行殘余放射當(dāng)量檢測，以注射前測定的131I放射性當(dāng)量總值減去注射后殘余放射當(dāng)量，計(jì)算出實(shí)際注射到椎體內(nèi)的131I放射當(dāng)量。

1.2.3 影像、病理及實(shí)驗(yàn)室檢查 每天2次觀察PVP術(shù)后各實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基本生物學(xué)行為。PVP術(shù)前1 d及術(shù)后4 d抽取實(shí)驗(yàn)動(dòng)物外周靜脈血，行血細(xì)胞計(jì)數(shù)檢查。實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物于PVP術(shù)后第1、4、8天分別接受SPECT檢查，了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)的131I分布情況。然后所有動(dòng)物再次接受PET-CT檢查，測定腫瘤椎體的SUV值。PET-CT檢查前的18F-FDG按放射劑量0.75 mCi/kg經(jīng)兔耳緣靜脈注射。術(shù)后第8天處死所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，取出病變椎體行HE染色切片觀察。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)軟件包完成。采用配對t檢驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行PVP治療前后的血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果差異是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；采用重復(fù)測量的方差分析，計(jì)算各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物PVP治療前后各時(shí)間點(diǎn)的椎體腫瘤SUV值是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。數(shù)據(jù)以（x± s）表示，P ＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

兩組動(dòng)物都順利接受PVP治療。PVP術(shù)中，實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物椎體腫瘤內(nèi)實(shí)際注射的131I放射當(dāng)量為（0.82 ± 0.14）mCi/kg， 每組動(dòng)物中各有 2 只動(dòng)物發(fā)生少量骨水泥滲漏至椎旁軟組織。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物PVP后無急性癱瘓事件發(fā)生，后續(xù)觀察中，動(dòng)物活動(dòng)、進(jìn)食無異常。

2.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物PVP前、后的血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物PVP治療前1 d及治療后4 d血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果見表1。治療前后兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物PVP治療前、后血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果 （x ± s）

2.3 實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物治療后SPECT結(jié)果

實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物PVP后的SPECT結(jié)果顯示，除甲狀腺區(qū)域有少量131I放射性核素濃聚外，131I主要濃聚在經(jīng)治椎體內(nèi)，于PVP后第1、4、8天檢查結(jié)果顯示，131I在體內(nèi)分布無明顯變化（圖1）。

圖1 實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物PVP后不同時(shí)間點(diǎn)SPECT圖

2.4 兩組動(dòng)物治療前后PET-CT變化

實(shí)驗(yàn)組和對照組椎體腫瘤在治療前、后各時(shí)間點(diǎn)的SUV值見表2。兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組間SUV值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=5 030.337，P=0.00），進(jìn)一步兩兩比較，術(shù)前兩組之間無差異，術(shù)后各時(shí)間點(diǎn)之間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＜0.05）。兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組內(nèi)，治療前后各時(shí)間點(diǎn)的比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=423.792，P=0.00），其中實(shí)驗(yàn)組治療后各時(shí)間點(diǎn)的SUV值均低于治療前，而治療后各時(shí)間點(diǎn)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖2）。對照組治療后第1天的SUV值低于其他各時(shí)間點(diǎn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余各時(shí)間點(diǎn)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 各組動(dòng)物PVP前、后SUV值 （x±s）

2.5 病理結(jié)果

對照組動(dòng)物術(shù)后HE染色切片見骨水泥周邊顯示部分腫瘤細(xì)胞壞死區(qū)。但其內(nèi)仍可見散在片狀的核大、深染的腫瘤細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物術(shù)后的HE染色切片，可見骨水泥周邊大量的無結(jié)構(gòu)的腫瘤細(xì)胞壞死區(qū)，其內(nèi)僅見少量點(diǎn)狀生長的腫瘤細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞壞死區(qū)域明顯大于對照組。

3 討論

圖2 實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物PVP治療前后PET-CT圖

PVP是近年來流行的治療椎體腫瘤的微創(chuàng)技術(shù)，但是因其缺乏持續(xù)抗腫瘤作用，因此中遠(yuǎn)期止痛療效還有待進(jìn)一步提高［1-3］。有學(xué)者嘗試聯(lián)合應(yīng)用PVP和射頻消融（RFA）術(shù)或放射性粒子植入術(shù)治療椎體腫瘤，以期獲得抗腫瘤和加固椎體的雙重目的，其初步臨床療效也令人鼓舞［9-10］。但RFA治療屬腫瘤熱療法，可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的神經(jīng)熱損傷，有文獻(xiàn)報(bào)道其治療椎體腫瘤的神經(jīng)熱損傷可高達(dá)24%［11］。放射性粒子價(jià)格昂貴，且需要多次穿刺椎體以植入粒子。此外，其尚需計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)粒子植入位置，因此，所需設(shè)備復(fù)雜，治療成本較高［9］。骨水泥可負(fù)載化療藥物，是各種抗腫瘤藥物的良好載體［12］。近年有學(xué)者提出直接使用負(fù)載放射性核素的骨水泥行PVP治療椎體腫瘤，這樣，一次操作即可達(dá)到聯(lián)合PVP和內(nèi)放射治療的雙重目的［5-6］。但由于缺乏活體椎體腫瘤模型，該研究一直停留在針對正常動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)階段［6］。我們采用經(jīng)皮穿刺法接種VX2腫瘤，成功建立了適合應(yīng)用經(jīng)皮穿刺技術(shù)的椎體腫瘤模型，在此基礎(chǔ)上研究利用骨水泥負(fù)載放射性核素行PVP的有效性和安全性，以期能夠更好地進(jìn)行臨床前研究。本研究中實(shí)驗(yàn)組的模型動(dòng)物全部順利接受負(fù)載131I骨水泥的PVP治療，初步的結(jié)果表明該操作方法是可行的。

131I是臨床應(yīng)用最早的放射性核素，其制備方便，價(jià)格低廉，物理半衰期約為8.1 d，主要發(fā)射β射線并伴有少量的γ射線［13］。β射線的射程短，僅為2~10 mm，這樣既能有效殺傷骨水泥周邊臨近腫瘤細(xì)胞，又不會對周圍正常器官造成損傷；而少量的γ射線又恰好可以進(jìn)行SPECT全身顯像，以用于監(jiān)測核素在體內(nèi)的分布情況，可達(dá)到治療和顯像的雙重目的，最近已有聯(lián)合口服131I和PVP治療甲狀腺癌骨轉(zhuǎn)移的相關(guān)研究報(bào)道［14］。PET-CT成像已被臨床大量用于評估惡性腫瘤接受放、化療后的療效。其需要在180°方向上同時(shí)接收能量為511 KeV的γ光子才能進(jìn)行成像，臨床多用18F-FDG進(jìn)行成像，以揭示腫瘤細(xì)胞的糖代謝異常［15］。而131I不能在180°方向上同時(shí)發(fā)射此能級的光子，因此不會對PET-CT圖像產(chǎn)生影響。

本研究結(jié)果證實(shí)，單純使用骨水泥的對照組，僅在PVP后1 d，椎體腫瘤的SUV值有一過性降低，后又逐步回升，表明PVP后腫瘤細(xì)胞代謝活性仍旺盛，PVP本身并不具備持續(xù)抗腫瘤作用。而PVP后1 d的短暫SUV值下降，則可能是骨水泥聚合時(shí)產(chǎn)生的高溫，以及部分骨水泥滲入到椎體血管內(nèi)阻止了腫瘤局部血運(yùn)，起到了類似血管栓塞的作用，從而對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生了短暫殺傷作用的結(jié)果，這也和文獻(xiàn)推測PVP的治療機(jī)制相一致［3-4］。而使用負(fù)載131I的骨水泥行PVP的實(shí)驗(yàn)組，椎體腫瘤的SUV值則較治療前下降明顯，且數(shù)值持續(xù)穩(wěn)定，表明負(fù)載131I的骨水泥在被注射入椎體后，放射性核素可長久停留于局部以持續(xù)產(chǎn)生抗腫瘤作用，相關(guān)的病理結(jié)果也證實(shí)了實(shí)驗(yàn)組的椎體腫瘤細(xì)胞在治療后第8天已大部壞死。文獻(xiàn)報(bào)道的131I全身使用的放射當(dāng)量一般在1.5 mCi/kg左右［13-14］。本實(shí)驗(yàn)中也按此劑量制備放射性核素，但扣除注射過程中的損耗，實(shí)際注射到動(dòng)物體內(nèi)的131I放射當(dāng)量僅為（0.82 ± 0.14）mCi/kg，但即便如此，也取得了滿意的抗腫瘤療效，表明放射性核素的局部用藥療效是優(yōu)于全身用藥療效的，憑此也可進(jìn)一步推測PVP聯(lián)合局部內(nèi)放射治療是有其潛在優(yōu)勢的。

PVP術(shù)后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)食及活動(dòng)正常，無癱瘓，術(shù)前及術(shù)后4 d的血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果無明顯變化，表明接受負(fù)載核素骨水泥的PVP治療后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物無急性神經(jīng)放射損傷及骨髓抑制表現(xiàn)。文獻(xiàn)報(bào)道，負(fù)載放射性核素的骨水泥注射入椎體后，隨著骨水泥的凝固，大量的放射性核素也會隨之被封閉于骨水泥內(nèi)部，而長期停留在椎體內(nèi)，但既往研究僅局限于正常動(dòng)物椎體中，而椎體腫瘤往往血供豐富，大量的血流是否會加速放射性核素析出，并使其更多地分布于正常組織臟器中，尚不得而知［6］。而本研究的結(jié)果表明，截止PVP后第8天，也就是131I的第1個(gè)半衰期內(nèi)，放射性核素仍主要停留在椎體內(nèi)部，而無明顯向其他正常組織移動(dòng)征象，同時(shí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后顯示的甲狀腺核素分布，也無增加跡象。說明當(dāng)131I與骨水泥一起被注射入椎體后，除少量在骨水泥凝固前可能從骨水泥中析出而進(jìn)入到了循環(huán)系統(tǒng)外，絕大部分放射性核素都會隨著骨水泥的凝固，停留于骨水泥中，從而停留于椎體腫瘤內(nèi)部持續(xù)發(fā)揮抗腫瘤作用，因此其并不會造成周圍正常臟器的放射損傷。至于骨水泥凝固前析出的少量放射性核素，可以考慮采取常規(guī)方法，在治療前服用碘劑封閉甲狀腺，以降低甲狀腺對131I攝取。本研究主要為觀察自然狀態(tài)下放射性核素在伴隨骨水泥被注入到椎體腫瘤后，其在全身各臟器的分布情況，因此未采取上述措施保護(hù)甲狀腺。

本研究旨在初步探討利用負(fù)載放射性核素131I的骨水泥行PVP治療椎體腫瘤的可行性、有效性和安全性，因此僅在131I的第一個(gè)半衰期內(nèi)，也就是放射劑量最大的情況下，對該方法的有效性和安全性進(jìn)行了探討，而未能系統(tǒng)、長期隨訪該方法治療椎體腫瘤的中、遠(yuǎn)期療效，以及有可能引起的慢性放射損傷。同時(shí)，本研究使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物樣本量也較小，主要考慮此為前期研究工作，如果初步的研究結(jié)果可行，可進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量并長期隨訪觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的各項(xiàng)指標(biāo)，從而為該方法的臨床應(yīng)用積累更多的理論依據(jù)。本研究的初步研究結(jié)果表明，利用負(fù)載131I的骨水泥行PVP治療椎體腫瘤，操作可行，治療后短期結(jié)果安全、有效。

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