氬氦刀冷凍消融治療腦膠質(zhì)瘤的現(xiàn)狀與展望

李 鵬 李文良 孫增峰 綜述 郭 志 審校

腦膠質(zhì)瘤是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性腫瘤，長久以來缺乏有效的治療手段。特別是高級別惡性膠質(zhì)瘤呈彌漫浸潤性生長，邊界不清，具有發(fā)病率、復發(fā)率、死亡率高和治愈率低的“三高一低”特點，中位生存期僅1年左右。氬氦刀冷凍消融作為一種日趨成熟的技術(shù)可對多種良、惡性實體腫瘤施行精確治療并取得滿意的療效，如前列腺癌、胰腺癌、肝癌、肺癌等［1］，在膠質(zhì)瘤治療中的應用也成為研究熱點。

1 氬氦刀治療膠質(zhì)瘤的背景

早在19世紀有對冷凍治療的描述，現(xiàn)代的冷凍治療理念應溯源至20世紀40年代，由此開始了對冷凍損傷機制的研究。20世紀60年代發(fā)現(xiàn)冷凍可以直接導致細胞損傷，解凍過程可以導致血管阻塞，并且發(fā)明了可以自動控溫的液氮冷凍設備，首次將冷凍和立體定向技術(shù)結(jié)合用于丘腦切開以治療帕金森病，隨后應用于切除腦內(nèi)的良、惡性腫瘤［2］。近年美國Endocare公司研制成功了一種新型超低溫介入冷熱消融氬氦微創(chuàng)靶向治療技術(shù)（Endocare CryocareTMSurgical System，簡稱氬氦刀）。氬氦刀克服了液氮的缺點，能更好的控制降溫速度、保護正常組織和減少并發(fā)癥，在全世界各地醫(yī)院廣泛使用。

2 氬氦刀治療膠質(zhì)瘤的機理及相關(guān)基礎(chǔ)研究

經(jīng)大量的病理學研究證實，膠質(zhì)瘤組織經(jīng)超低溫冷凍消融治療后，呈現(xiàn)一個與冰球形狀相符的不可逆的充血、水腫、出血、變性和凝固性壞死過程。

2.1 冷凍治療直接導致腫瘤的壞死與凋亡

在膠質(zhì)瘤冷凍中心區(qū)可觀察到大片非特異性壞死區(qū)，冷凍壞死區(qū)和存活膠質(zhì)瘤細胞之間出現(xiàn)清晰凋亡過渡帶，此帶中凋亡細胞呈彌漫性分布。細胞凋亡在冷凍后6 h開始出現(xiàn)并進行性增強，24～48 h達峰值，4 d后出現(xiàn)第二個高峰［3］。

2.2 冷凍治療引起腫瘤局部微循環(huán)的變化

冷凍早期局部血管收縮，血流減少，隨著溫度降至-40～-100℃時，微動脈和微靜脈內(nèi)冰晶形成，血流停滯，加重組織缺氧、壞死。復溫過程中，組織溫度升至0℃以上時循環(huán)逐漸恢復，伴隨著血管擴張和通透性增加，局部出現(xiàn)逐漸加重的水腫反應。復溫后約30～45 min，微循環(huán)血栓形成，血流停滯，由此引起的壞死范圍會大于冰球形成的范圍，0～20℃內(nèi)的腫瘤細胞也會受累［4］。冷凍一般不會損傷直徑＞350 μm的大血管。

血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是影響血管生成的重要因素，冷凍后由于內(nèi)皮細胞破壞、致癌基因表達下調(diào)，會使VEGF蛋白表達水平下降，于2～3 d達最低水平。隨后血流停滯所致的缺血、缺氧會上調(diào)VEGF基因的表達，引起腫瘤毛細血管的新生，微血管數(shù)量逐漸升高［5］。

2.3 冷凍治療調(diào)節(jié)機體抗腫瘤免疫機制

冷凍可以使宿主的免疫系統(tǒng)對經(jīng)冷凍治療的腫瘤組織更敏感。冷凍后病灶邊緣仍未被完全破壞或處于亞死亡狀態(tài)的腫瘤組織可以通過免疫調(diào)節(jié)作用致死［6］。

超低溫冷凍治療上調(diào)抗腫瘤免疫的機制主要包括：1）冷凍治療可以使T淋巴細胞增殖，提高CD3+、CD4+、CD8+和NK細胞水平，白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）、可溶性白介素2受體（soluble interleukin 2 receptor，SIL-2R）亦明顯增高，激活T淋巴細胞的功能。2）腫瘤細胞反復凍融，細胞破裂、細胞膜溶解，促使細胞內(nèi)和處于遮蔽狀態(tài)的抗原釋放，進一步刺激機體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)的抗體，并由補體啟動特異性免疫反應對腫瘤細胞產(chǎn)生殺傷作用。3）腫瘤細胞的壞死，使腫瘤誘導產(chǎn)生免疫抑制因子的來源被清除，腫瘤免疫抑制狀態(tài)解除。

Li等［7］研究表明膠質(zhì)瘤經(jīng)氬氦刀冷凍治療后CD3+、CD4+細胞明顯升高，抑制性CD8+細胞增多，而CD4+與CD8+比值相對上調(diào)，表明氬氦冷凍治療可上調(diào)機體抗腫瘤免疫功能。前列腺癌動物模型中，冷凍后細胞免疫及體液免疫功能均增強，IL-12、IFN-α等顯著升高，NK細胞活力明顯上升，并能觀察到對腫瘤抗原的攻擊，而且抗腫瘤免疫可以使轉(zhuǎn)移灶縮?。?］。對乳腺癌動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，冷凍治療后6周由于腫瘤免疫增強的作用仍能使腫瘤繼續(xù)縮小［9］。

3 氬氦刀治療膠質(zhì)瘤的臨床應用

自20世紀60年代就有用冷凍療法治療難治性膠質(zhì)瘤的報道，但因難以較好的控制降溫速度、冷凍范圍、容易出現(xiàn)并發(fā)癥等缺陷，限制了該療法的應用。氬氦刀則克服了上述缺點，成為膠質(zhì)瘤治療的一種新方法。目前氬氦刀仍僅作為手術(shù)治療的輔助手段，腫瘤經(jīng)冷凍消融后減少術(shù)中出血便于手術(shù)切除，提高了手術(shù)的安全性，減少術(shù)后并發(fā)癥。但目前尚無確切證據(jù)表明術(shù)中氬氦刀冷凍輔助治療可以降低術(shù)后復發(fā)率、延長生存期。

Maroon等［10］報道氬氦刀治療顱內(nèi)、脊髓及眶內(nèi)腫瘤71例，其中64例顱內(nèi)腫瘤患者冷凍較好行輔助手術(shù)切除，有效摧毀了殘留的腫瘤組織，患者得到較好的短期預后。牛軍等［11］報道12例氬氦刀輔助開放手術(shù)切除較大的顱內(nèi)腫瘤，全切11例，術(shù)中出血極少。劉健等［12］報道8例Ⅱ～Ⅳ級膠質(zhì)瘤患者術(shù)中在氬氦刀輔助下達到腫瘤鏡下全切，術(shù)中及術(shù)后未見不良反應及神經(jīng)功能缺失。張世忠等［13］報道1例直徑4.5 cm的顳葉膠質(zhì)瘤行鉆顱立體定向冷凍消融治療，術(shù)后未見水腫等嚴重并發(fā)癥。

膠質(zhì)瘤生長于腦實質(zhì)內(nèi)，腫瘤多與功能區(qū)相毗鄰，如何既有效的控制腫瘤，又避免出現(xiàn)嚴重腦水腫、功能缺失等并發(fā)癥，是治療過程中的重點問題。術(shù)中運用影像、溫度監(jiān)控技術(shù)對冰球及冷凍周圍區(qū)域進行實時監(jiān)控是必不可少的。目前術(shù)中常采用的方法有測溫探針、超聲、CT、MRI等。

CT和MRI引導下氬氦刀冷凍消融為膠質(zhì)瘤的治療開辟了新的途徑，術(shù)中CT和MRI可清晰地顯示病變的范圍，實時監(jiān)控冷凍消融形成的冰球大?。?4］。MRI對冰球的實時監(jiān)測更優(yōu)于CT，冷凍過程中的實際壞死范圍與MRI監(jiān)測圖像接近。由于細胞在0～20℃不能被完全消滅，所以實際壞死的范圍會稍小于影像學觀察的預期范圍［15］。另外CT、MRI均可提供三維圖像，MRI還可通過恰當?shù)哪M軟件預測并繪制等溫線，術(shù)前MRI功能成像還可識別腦皮質(zhì)功能區(qū)。對于病灶較小或難以耐受開放性手術(shù)的患者，可以選擇CT及MRI引導下微創(chuàng)氬氦刀冷凍消融治療，一般可在局部麻醉下進行，腫瘤消融較為徹底，術(shù)后患者恢復快，明顯提高了患者生存質(zhì)量。

郝曉偉等［16］報道在螺旋CT引導下經(jīng)局部麻醉下鉆顱進行冷凍消融治療15例膠質(zhì)瘤及顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤，降低了手術(shù)風險，術(shù)后未見嚴重并發(fā)癥，但其遠期療效尚有待觀察。Li等［17］報道6例囊性轉(zhuǎn)移瘤在MRI監(jiān)控下行微創(chuàng)冷凍治療，2例術(shù)后出現(xiàn)短時的高顱壓癥狀，3～7 d觀察到腫瘤縮小，縮小持續(xù)6周以上。吳立華等［18］報道1例動態(tài)MRI監(jiān)測下氬氦刀微創(chuàng)治療顱內(nèi)膠質(zhì)瘤，定位精確，未見不良反應。

但立體定向引導下的微創(chuàng)冷凍治療因未切除腫瘤減壓、無法直視下觀察術(shù)中情況、缺少減壓窗等原因而存在較高的風險。Song等［19］通過兔顱內(nèi)VX2腫瘤模型研究發(fā)現(xiàn)，治療后急性并發(fā)癥致死率高達35%，致死原因主要是冷凍后腦組織的水腫及出血。

4 氬氦刀聯(lián)合其他治療方式治療膠質(zhì)瘤

雖然氬氦刀冷凍消融治療惡性膠質(zhì)瘤有諸多優(yōu)勢，但療效仍未令人滿意。如何使氬氦刀在膠質(zhì)瘤的治療中發(fā)揮優(yōu)勢應是目前冷凍外科及神經(jīng)外科思考的重點。以冷凍為基礎(chǔ)與手術(shù)、放療、化療以及免疫治療等方法聯(lián)合使用可能為膠質(zhì)瘤的治療帶來新希望。

化療藥物品種繁多，作用機制多樣、給藥方式靈活等，使化療與冷凍治療聯(lián)合應用有了更為廣泛的發(fā)展空間。冷凍與化療兩者間存在互補性：1）作用機制不同：冷凍治療導致細胞的直接死亡（包括壞死和凋亡），化療主要是抑制細胞的增殖。2）作用時相不同：冷凍表現(xiàn)為急性的損傷和遲發(fā)的血管生成，化療表現(xiàn)為持續(xù)的細胞增殖抑制作用。3）作用部位不同：冷凍主要作用在冷凍腫瘤中心區(qū)域，化療對腫瘤邊緣及周圍的細胞更有效。

冷凍與化療可能會存在以下協(xié)同作用機制：1）冷凍可使毛細血管的內(nèi)皮細胞受損，血管通透性增加，利于藥物滲透。2）冷凍后8～15 d瘤周毛細血管密度增加，可能會增加腫瘤局部的藥物濃度。3）預先給予化療藥物，可能會使預先受損的腫瘤細胞對低溫的耐受力下降，提高冷凍的致死溫度，減少臨近組織的損傷。4）化療后腫瘤浸潤的范圍縮小，便于冷凍徹底并控制腫瘤。5）冷凍治療后的免疫增強作用可以減輕化療所導致的免疫功能下降，減輕化療的毒副作用。

冷凍聯(lián)合化療的有效性在許多動物實驗中已經(jīng)得到證實。王輝等［20-21］研究發(fā)現(xiàn)，冷凍、化療的聯(lián)合應用使凋亡率明顯增加，冷凍能夠提高膠質(zhì)瘤對5-FU的化療敏感性；26例大腦半球不同部位膠質(zhì)瘤冷凍切除術(shù)中、術(shù)后聯(lián)合5-FU化療，取得較好的治療效果。Forest等［22］在肺癌小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，冷凍聯(lián)合長春瑞濱效果優(yōu)于單純冷凍或化療。Baust等［23］指出，冷凍治療后續(xù)貫給予小劑量化療可以增加冷凍周邊區(qū)細胞的壞死。冷凍過程中局部使用化療藥物也是一種很有前景的治療手段。Le Pivert等［24］建立了小鼠皮下前列腺癌動物模型，冷凍后局部放置5-FU化療囊，腫瘤生長得到較好的抑制。雖然冷凍聯(lián)合化療的優(yōu)勢已被證實，但最佳的給藥劑量、時機和途徑尚待進一步研究。

體外試驗研究發(fā)現(xiàn)冷凍聯(lián)合放療同樣具有協(xié)同作用和相互的增敏作用［25］。聶舟山等［26］在氬氦刀術(shù)后殘余肝癌灶內(nèi)植入放射性粒子行間質(zhì)內(nèi)放療，可以殺滅殘留癌細胞，取得了一定療效。但目前冷凍聯(lián)合放療治療膠質(zhì)瘤的研究尚少。

聯(lián)合基因治療也是冷凍治療膠質(zhì)瘤研究的熱點之一。Jiang等［27］研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療是通過激活凋亡和炎癥反應兩種方式促進細胞死亡。具體機制可能是冷凍上調(diào)腫瘤細胞膜表面上腫瘤壞死因子受體（TNFR）的表達以利于更加充分的發(fā)揮TNF-α作用，并且可以提高機體對TNF-α毒副作用的耐受力，突出TNF-α的抗腫瘤作用。Huang等［28］應用C6膠質(zhì)瘤動物模型研究冷凍聯(lián)合重組人腫瘤壞死因子-α（rhTNF-α）治療發(fā)現(xiàn)，兩者聯(lián)合具有協(xié)同抗腫瘤作用，聯(lián)合治療組腫瘤體積和生存期與其他各組相比有顯著性差異。Goel等［29］報道冷凍聯(lián)合THF-α可使前列腺腫瘤明顯縮小，并能提高腫瘤的致死溫度。

綜上所述，氬氦刀作為一種新型、有效的治療手段，逐漸被神經(jīng)外科醫(yī)生重視，大量的基礎(chǔ)和臨床研究已經(jīng)證實氬氦刀外科輔助治療和立體定向微創(chuàng)介入治療的有效性和可行性。氬氦刀與化療、放療、基因治療等其他治療手段的聯(lián)合應用是冷凍治療膠質(zhì)瘤的未來發(fā)展方向，或可為惡性膠質(zhì)瘤的臨床治療發(fā)展帶來新的進步。

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