經皮射頻消融術治療椎體腫瘤合適消融時間的實驗研究

陳瓏，倪才方，王艷偉，楊超，王剛剛，張帥，肖劍

·實驗研究Experimental research·

經皮射頻消融術治療椎體腫瘤合適消融時間的實驗研究

陳瓏，倪才方，王艷偉，楊超，王剛剛，張帥，肖劍

目的探索經皮射頻消融術（RFA）治療兔椎體腫瘤模型不同消融時間的療效及安全性。方法采用CT引導經皮穿刺法將VX2瘤塊接種入新西蘭大白兔的腰椎內，成功建立20只兔椎體腫瘤模型。將其隨機分為A、B兩組，每組10只。測量腫瘤椎體的核素標準化攝取值（stand uptake value，SUV），然后對實驗動物行消融治療。A組消融持續時間3m in，B組為5m in，觀察治療后24 h動物急性癱瘓發生情況。治療后第1天和第7天，實驗動物再次接受PET-CT檢查，測定椎體腫瘤的SUV值，然后取腫瘤標本行病理檢查。比較兩組動物RFA術后的癱瘓率以及治療前后不同時間點的腫瘤SUV值有無差異。結果A、B兩組動物射頻后的癱瘓發生率差異有統計學意義（1/10比6/10、P＜0.05）。兩組腫瘤模型消融前的SUV值分別為4.60±0.47、4.48±0.45，治療后第1天分別為0.94±0.08、0.92±0.07，治療后第7天分別為0.93±0.04、0.95±0.06。兩組椎體腫瘤的SUV值在治療前、后差異有統計學意義（F=3 257.87、P＜0.05），兩組之間則差異無統計學意義。病理結果顯示兩組腫瘤模型的腫瘤細胞明顯壞死，均未見明顯殘存腫瘤細胞。結論應用RFA治療兔椎體腫瘤，消融時間持續3min已能有效殺傷椎體腫瘤細胞，且嚴重并發癥的概率小。延長消融時間療效無顯著增加，但可能增加神經損傷的風險。

椎體腫瘤；射頻消融術；抗腫瘤作用；癱瘓

射頻消融術（radiofrequency ablation，RFA）屬腫瘤熱療的一種，已廣泛應用于肝、腎等實體臟器腫瘤的治療［1］。近年也有文獻報道將其用于治療椎體腫瘤，以起到局部殺傷腫瘤及緩解疼痛的目的［2-4］。但消融治療時產生的熱量可能對椎管內神經產生不可逆的熱損傷，從而引起包括癱瘓在內的嚴重并發癥［4-8］。近期，有實驗探索了RFA治療椎體腫瘤持續時間與椎管內溫度變化的關系，結果表明，隨著RFA治療時間的延長，椎管內溫度隨之上升，當治療時間超過3 min，椎管內溫度就可能造成神經組織損傷［8］。但是消融治療的持續時間與其治療椎體腫瘤的療效和安全性之間的關系，尚未見有關實驗研究報道。本研究以兔椎體腫瘤模型為研究對象，尋找合適消融治療時間下，RFA治療椎體腫瘤的療效和安全性。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物新西蘭大白兔22只（3.0～3.5 kg）以及VX2荷瘤兔由蘇州大學動物實驗中心提供。

1.1.2 主要實驗儀器及藥械四排螺旋CT（Marconi Mx8000）；PET-CT（DSSTE 16，GE）；17 G穿刺套針（Angiotech）；14 G穿刺套針（Angiotech）；RFA儀（Cool-tip）；RFA針（有效射頻范圍1 cm）；地西泮（上海旭東海普藥業有限公司）；速眠新Ⅱ（軍事醫學科學院軍事獸醫研究所）。

1.2 方法

1.2.1 椎體腫瘤模型建立及分組實驗動物在接受相關手術操作及影像學檢查前皆禁食8 h，均采用地西泮1mg耳緣靜脈注射聯合速眠新（0.2m l/kg）肌內注射鎮靜麻醉。按文獻報道制備兔VX2瘤塊并建立兔椎體腫瘤模型［8-9］。實驗動物俯臥位，四肢固定置于CT檢查床上，腰背部備皮。腰椎CT平掃后，選取L4或L5椎體最大層面作為穿刺平面。穿刺區域局部消毒，用17 G穿刺套針穿刺腰椎椎體，當CT掃描顯示針尖位于椎體中部區域后，停止穿刺。采用穿刺套針的內芯，將制備好的VX2瘤塊經穿刺外套針送入椎體內，最后再將長約0.5 cm的明膠海綿條，沿外套針送入椎體內以栓塞封閉穿刺針道。接種后3周行PET-CT掃描，見接種椎體骨質破壞，并有明顯核素濃聚征象者，確認為椎體腫瘤建模成功，PET-CT下測定椎體腫瘤的核素標準化攝取值（standard uptake value，SUV）。22只實驗動物20只建模成功，將建模成功動物分成A，B兩組，每組各10只。A組為消融時間3min，B組消融時間5 min。

1.2.2 經皮穿刺椎體腫瘤RFA治療過程實驗動物麻醉后，俯臥位四肢固定于CT診斷床上。CT定位下左側入路，以14 G穿刺套針經皮穿刺到病變椎體內。再次CT掃描明確穿刺針尖位于病變椎體中央后，拔出套針內芯。將射頻針經穿刺外套針引入到病變椎體內，再后退外套針于椎體外，即將射頻針頂端1 cm有效工作范圍置于椎體腫瘤內，再次行CT掃描，明確射頻針尖位于病變椎體中（圖1）。用100W的功率進行消融治療，按預先實驗分組，對實驗動物分別行3 min或5 min的消融治療，治療結束后，預熱針道30 s，退出射頻針。術中和術后觀察實驗動物的一般反應情況，觀察實驗動物消融24 h內有無急性后肢癱瘓事件發生，記錄兩組動物消融后的急性癱瘓發生率。

1.2.3 PET-CT及病理檢查RFA術后1、7 d分別再次對實驗動物行PET-CT檢查，測定腫瘤椎體的SUV值，后處死實驗動物，取病變椎體標本行HE染色，行病理學檢查。PET-CT檢查前18F-FDG按放射劑量0.75 mCi/Kg經兔耳緣靜脈注射。注射藥物后45min將實驗兔俯臥位固定于PET-CT診斷床上，行圖像采集。PET采集圖像時間為每段8 min，CT掃描為16排螺旋CT，參數為140 kV、120 mAs，進床速度為17.5 mm/圈，螺距1.75。將PET的代謝圖像和CT的解剖圖像在PET-CT的后處理工作站中進行圖像融合。使用Xeleris工作站依據FEOR-IT算法重建PET圖像。

1.3 統計學方法

所有的統計學分析均使用SPSS13.0統計數據軟件包，數值變量采用（±s）進行統計描述，P＜0.05為差異有統計學意義。采用Fisher精確檢驗比較兩組動物RFA后急性癱瘓發生率是否存在統計學差異。采用可重復檢驗的方差分析比較兩組動物在RFA治療前后的不同時間點，椎體腫瘤SUV值變化有無差異。

2 結果

2.1 實驗動物一般情況

A組中有1只實驗動物在RFA治療的最后30 s出現了躁動情況；B組在射頻治療開始3 min后，先后有7只動物出現了不同程度的躁動。除B組1只動物外，兩組在消融過程中出現躁動的7只動物，術后24 h內都發生了急性癱瘓。其中A組有1只動物出現了左后肢不全性癱瘓，B組有4只動物出現了左后肢不全性癱瘓，2只動物出現了雙側后肢癱瘓，難以行動。在隨后的觀察中，實驗動物無新發癱瘓情況發生。A組實驗動物術后24 h內的急性癱瘓率為10%（1/10），B組為60%（6/10），采用Fisher單側精確檢驗法P=0.029，P＜0.05，差異有統計學意義。

2.2 PET-CT及病理檢查結果

消融后即刻的CT掃描提示，消融區域椎體呈現相對低密度，病灶周圍可見低密度氣體顯示（圖1）。發生癱瘓的實驗動物，其消融治療側的椎旁軟組織腫脹明顯。消融治療前兩組實驗動物的腫瘤椎體核素濃聚征象明顯，SUV值升高顯著。消融治療后的PET-CT檢查，兩組實驗動物均可見消融椎體呈明顯低密度的核素顯影缺失區（圖2），癱瘓動物還可見RFA側的椎旁軟組織亦呈低密度的核素顯影缺失暗區。A、B兩組實驗動物RFA前椎體腫瘤的SUV值分別為4.60±0.47、4.48±0.45；術后1 d的SUV值分別為0.94±0.08、0.92±0.07；術后7 d的SUV值分別為0.93±0.04、0.95±0.06；經可重復檢驗的方差分析，兩組實驗動物RFA治療后的SUV值較術前明顯降低，差異有統計學意義（F=3 257.87、P=0.000）但是術后7 d與術后1 d組比差異無統計學意義。兩組動物各時間點的SUV值比較差異無統計學意義（F=0.218、P=0.646、P＜0.05）。

大體病理顯示，接受消融治療的椎體組織炭化、壞死，癱瘓動物椎旁軟組織亦可見明顯充血腫脹。兩組實驗動物的椎體腫瘤標本切片，鏡下皆可見明顯的大片紅染無結構的壞死區，未見明顯腫瘤細胞存活。

圖1 CT引導下兔椎體RFA過程圖

3 討論

圖2 椎體腫瘤RFA前后PET-CT圖，a與c為PET圖像，b與d為PET-CT融合后圖像

RFA是已廣泛用于治療實體腫瘤的微創技術，其產生的高溫可使腫瘤組織發生不可逆的凝固壞死，同時，腫瘤周圍組織凝固壞死形成一個反應帶以切斷腫瘤血供，并能防止腫瘤轉移［1-5］。RFA治療椎體病變時，最常見的并發癥之一就是射頻產生的高溫對神經組織的熱損傷。文獻報道RFA治療椎體腫瘤時，神經損傷的并發癥可高達24%［4-5］。以往關于神經組織熱損傷的實驗研究表明，當環境溫度持續超過42℃，就可能對脊神經或周圍神經產生損害［10-11］。而最近針對椎體腫瘤模型展開的實驗研究結果表明當RFA治療椎體腫瘤的時間超過3 min時，實驗側椎管內溫度就已經超過42℃，因此從理論上講，此時若繼續RFA治療，則可能會對周圍神經產生熱損傷［8］。但是有關RFA治療椎體腫瘤的治療時間與療效和安全性之間的關系尚缺乏相關的活體實驗研究報道。

以往針對RFA治療椎體腫瘤的熱損傷研究，主要集中于正常動物及尸體標本的研究［6-7］。其無法模擬腫瘤內豐富的血流和椎管內循環腦脊液可能會帶走射頻所產生熱量的病理生理變化，從而可能影響到最終的研究結果。本實驗采用經皮穿刺的方法建立了活體椎體腫瘤模型，以更好地模擬椎體腫瘤接受RFA治療時的相關病理生理變化。由于之前的研究已經表明，針對椎體腫瘤RFA治療超過3min，椎管內的溫度就可能已經會對神經組織產生損傷［8］，因此本研究選定了治療時間3min和5 min 2個時間點，對RFA治療椎體腫瘤的有效性和安全性進行觀察。

PET-CT現在已被廣泛用作臨床或亞臨床水平判定惡性腫瘤和判斷療效的影像方法。其中SUV值降低，即腫瘤的核素攝取明顯減少或消失，已被作為惡性腫瘤臨床治療有效的主要標準，并以此證據作為修正惡性腫瘤的相應治療方案［12-13］。本研究結果顯示，無論RFA治療持續3 min或是延長至5 min，椎體腫瘤治療后的SUV值都較治療前明顯降低，且兩組之間差異無統計學意義，隨著術后觀察時間的延長，SUV值并無明顯升高。同時，兩組實驗動物術后7 d腫瘤椎體病理檢查也顯示，除可見治療椎體內大面積的凝固壞死區外，皆未見明顯腫瘤細胞存活。現有的影像證據結合病理結果顯示，針對直徑約1 cm左右的椎體腫瘤模型，射頻治療3 min，已足以殺傷腫瘤細胞，且療效穩定，延長治療時間并不增加療效。

本研究中，B組RFA治療后的急性癱瘓率遠高于A組；而治療術中亦可觀察到實驗動物在麻醉狀態下發生躁動的現象，絕大部分發生在RFA治療3min以后。這表明隨著消融時間的延長，神經受損的概率也逐步提高。而癱瘓動物的PET-CT結果顯示，不僅腫瘤椎體，就連穿刺側的椎旁軟組織也表現為核素吸收缺失的負性區域，同時這些動物的大體病理也提示，其接受RFA治療穿刺側的椎旁軟組織明顯充血水腫。本研究結果表明，隨著RFA時間的延長，不僅椎體腫瘤，側椎管及椎旁軟組織內的溫度也可能不斷升高，RFA在有效殺傷腫瘤細胞的同時，也對周圍正常組織，尤其是神經組織產生了熱損傷。這與之前的研究報道提示的RFA時間超過3min，椎管內的溫度便已超過42℃相一致［8］。

盡管本研究建立了兔椎體腫瘤模型以進一步模擬臨床RFA治療中的病理生理變化過程，但是動物模型畢竟無法完全模擬臨床。本研究的主要目的是為臨床工作中RFA治療參數的選擇提供一定的參考標準和理論基礎，具體臨床應用時還應參照實際情況制訂相應治療策略。同時由于本研究主要致力于射頻治療時間與療效和安全性之間關系的探討；而兔椎體體積相對較小，同時獲取椎體及相應的神經組織標本在解剖技術上存在一定難度，因此未行病變標本椎管內神經組織的特殊病理染色以進一步探究其神經受損機制，這或許是今后研究中應該關注的內容之一。

綜上所述，本研究結果表明針對直徑1 cm左右的兔椎體腫瘤，消融治療3min就能有效殺傷腫瘤細胞，延長治療時間對提高療效意義不大，反而會明顯增加并發癥的發生率；而當腫瘤體積較大時，應慎重選擇單純通過延長消融時間來提高療效的方法；或者，在延長RFA治療時間的同時，聯合采取其他實體腫瘤射頻治療類似的，在接受射頻組織的周圍注射生理鹽水或氣體以降低熱損傷并發癥的方法［14］，也是今后RFA治療椎體腫瘤的研究方向之一。

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Optimal ablation time of percutaneous radiofrequency ablation for the treatment of vertebral tumors: an experimental study

CHEN Long，NICai-fang，WANG Yan-wei，YANG Chao，WANG Gang-gang， ZHANG Shuai，XIAO Jian.Department of Interventional Radiology，A ffiliated First Hospital of Soochow University，Suzhou，Jiangsu Province 215006，China.

XIAO Jian，E-mail:shhxiaoj@163.com

ObjectiveTo explore the efficacy and safety of percutaneous radiofrequency ablation（RFA）by using different ablation time in treating vertebral tumors in experimental rabbitmodels in order to optimize the ablation time.M ethods Vertebral tumor models were successfully established in 20 New Zealand white rabbits by transplanting VX2 carcinoma into the lumbar vertebral body with percutaneous puncture inoculation technique under CT guidance.Twenty vertebral tumor rabbitmodels were random ly and equally divided into two groupswith 10 experimental rabbits in each group.The tumormodels in group A and group B were treated by RFA with the ablation time lasting for 3 minutes and 5 m inutes respectively.The stand uptake value（SUV）of each vertebral tumorwas determined on PET-CT before RFA treatmentaswell as at one day and 7 days after RFA treatment.Then the rabbits were executed for pathological examinations.The incidences of acute paralysis after RFA were compared between the two groups by Fisher’s exact text. The SUV of each vertebral tumor in different group and different time point was analyzed by repeated measures analysis of variance.Resu lts Statistically significant difference in the incidence of acute paralysis after RFA existed between group A and group B（10%vs.60%，P＜0.05）.The preoperative SUV of vertebral tumor of group A and group B was 4.60±0.47 and 4.48±0.45respectively.One day and 7 days after RFA the SUV of vertebral tumor in group A was 0.94±0.08 and 0.92±0.07 respectively，which was 0.92±0.07 and 0.95±0.06 respectively in group B.In both groups statistically significant difference in SVU existed between the preoperative data and the postoperative ones（F=3 257.87，P＜0.05），although no statistically significant difference in SVU existed between the two groups.Pathologically，typical tumor cell necrosiswas demonstrated in both groups，and no obvious residual active tumor cells were seen.Conclusion Employing RFA to treat vertebral tumor in rabbitmodels，the ablation time of threeminutes is enough to effectively kill the tumor cells，moreover，the probability of the occurrence of serious complications is small.Prolonging RFA therapeutic time can not enhance the treatment effect.Instead，RFA with the ablation time lasting for longer timemay increase the risk of nerve injury.（J Intervent Radiol，2014，23:1059-1063）

vertebral tumor；radiofrequency ablation；anti-tumor effect；paralysis

R736.2

A

1008-794X（2014）-12-1059-05

2014-01-11）

（本文編輯:俞瑞綱）

10.3969／j.issn.1008-794X.2014.12.010

國家自然科學基金（81101136），上海市自然科學基金基礎研究項目（11ZR1448300），江蘇省衛生廳國際交流支撐項目（2012020）

215006江蘇蘇州蘇州大學附屬第一醫院介入放射科（陳瓏、倪才方、王艷偉、楊超、王剛剛、張帥）；復旦大學附屬中山醫院骨科（肖劍）

肖劍E-mail:shhxiaoj＠163.com