經(jīng)皮射頻消融術(shù)治療椎體腫瘤術(shù)中溫度變化的活體實驗研究

陳瓏，倪才方，王艷偉，楊超，王剛剛，張帥，肖劍

·實驗研究Experimental research·

經(jīng)皮射頻消融術(shù)治療椎體腫瘤術(shù)中溫度變化的活體實驗研究

陳瓏，倪才方，王艷偉，楊超，王剛剛，張帥，肖劍

目的研究經(jīng)皮射頻消融（RFA）治療椎體腫瘤時椎管及椎體腫瘤內(nèi)溫度變化情況。方法采用CT引導(dǎo)經(jīng)皮穿刺法將VX2瘤塊接種入8只新西蘭大白兔的腰椎內(nèi)，建立兔椎體腫瘤模型。CT引導(dǎo)下對8只建模成功動物行RFA治療。治療開始后每間隔30 s分別記錄治療椎體腫瘤及同水平椎管內(nèi)的溫度，比較不同時間點椎管及椎體內(nèi)溫度之間有無差異。結(jié)果治療過程中腫瘤內(nèi)溫度迅速上升至90℃并保持穩(wěn)定，而消融時間持續(xù)3 min后，椎管內(nèi)溫度超過42℃。不同時間點的腫瘤與椎管內(nèi)溫度差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論應(yīng)用RFA治療椎體腫瘤，可使病灶溫度在短時間內(nèi)升高至有效治療溫度，并保持相對穩(wěn)定。延長消融時間將增加椎管內(nèi)溫度而可能造成神經(jīng)損傷。

椎體腫瘤；經(jīng)皮穿刺射頻消融術(shù)；溫度

射頻消融術(shù)（radiofrequency ablation，RFA）是近年來開展的治療實體腫瘤的微創(chuàng)方法，屬腫瘤熱療的一種［1］。RFA最早用于肝、腎等實體臟器的腫瘤治療，近年也有少量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［1-3］。但RFA治療時產(chǎn)生的熱量可能對椎管內(nèi)神經(jīng)產(chǎn)生不可逆的熱損傷，從而引起包括癱瘓在內(nèi)的嚴重并發(fā)癥發(fā)生［3-6］。有關(guān)RFA治療過程中隨消融時間延長，椎管內(nèi)溫度變化情況的研究目前開展較少，本研究通過兔VX2椎體腫瘤模型探討RFA治療過程中椎體腫瘤及椎管內(nèi)溫度隨消融時間延長的相應(yīng)變化規(guī)律。

1 材料與方法

實驗動物用體重3.0～3.5 kg的新西蘭大白兔8只以及VX2荷瘤兔1只，由蘇州大學(xué)動物實驗中心提供。

1.1 椎體腫瘤模型建立

按文獻報道建立兔椎體腫瘤模型［7］。椎體腫瘤接種30 min前，選擇VX2荷瘤兔，全麻后無菌條件下，切取荷瘤兔大腿后外側(cè)瘤體，取靠近腫瘤邊緣的灰白色魚肉樣腫瘤組織，將其于無菌生理鹽水中剪成大小約1 mm3的VX2瘤塊備用。將實驗兔麻醉，俯臥位四肢固定置于4排螺旋CT（Marconi Mx8000）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，椎體與左側(cè)椎弓根結(jié)合處為最佳目標(biāo)穿刺點。穿刺區(qū)域局部消毒，用17 G穿刺套針（Angiotech）按擬定穿刺點、穿刺平面及角度穿刺腰椎椎體，當(dāng)CT掃描顯示針尖位于椎體中部區(qū)域后，停止穿刺。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?biāo)腿胱刁w內(nèi)，最后再將長約0.5 cm的明膠海綿條，沿外套針?biāo)腿胱刁w內(nèi)以栓塞封閉穿刺針道（圖1）。接種后3周行CT掃描，見接種椎體明顯椎體骨質(zhì)破壞，確認椎體腫瘤模型建立成功（圖2）。

圖1 CT定位下行穿刺接種，可見穿刺針于椎體內(nèi)位置良好

1.2 經(jīng)皮穿刺椎體腫瘤RFA治療及測溫過程

圖2 建模成功后CT顯示實驗動物的接種椎體骨質(zhì)破壞明顯

實驗動物在接受影像學(xué)檢查及治療時均采用地西泮1mg耳緣靜脈推注和速眠新（0.2m l/kg）肌內(nèi)注射鎮(zhèn)靜麻醉。實驗動物麻醉后，俯臥位四肢固定于CT診斷床上。CT定位下以14 G穿刺套針（Angiotech）經(jīng)皮穿刺到病變椎體內(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。將射頻針（有效消融范圍1 cm）經(jīng)穿刺外套針引入到病變椎體內(nèi)，再后退外套針于椎體外，即將射頻針頂端1 cm有效工作范圍暴露于椎體腫瘤內(nèi)，再次行CT掃描，明確射頻針尖位于病變椎體中。最后CT定位下將測溫針（日本島津）沿射頻電極下方穿刺至病變椎體側(cè)后方椎管旁（圖3）。用100W的功率進行RFA治療，共消融6 min，消融過程中每隔30 s記錄測溫針的溫度值，及射頻治療儀（Cooltip）自帶的測量消融中心溫度的測試值。同時記錄實驗動物在接受RFA治療中的反應(yīng)。治療結(jié)束后，預(yù)熱針道30 s，退出射頻針及測溫針。

圖3 對兔椎體腫瘤模型行RFA及測溫CT掃描，見射頻電極針位于椎體（粗箭），電子測溫針（細箭）置于同一椎體水平側(cè)椎管測溫

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

8只動物建模全部成功，建模3周后可見穿刺接種椎體內(nèi)骨質(zhì)破壞。消融持續(xù)時間超過210 s后，動物出現(xiàn)不同程度躁動。實驗結(jié)束后，2只動物尚未完全從麻醉狀態(tài)蘇醒即死亡。剩余6只均出現(xiàn)不同程度后肢癱瘓。

RFA過程中，實驗動物椎體內(nèi)FRA治療中心溫度及側(cè)椎管溫度隨時間變化情況見表1。RFA開始后椎體內(nèi)溫度迅速上升到90℃以上，而側(cè)椎管溫度隨消融時間延續(xù)，緩慢上升，消融持續(xù)時間超過3 min時側(cè)椎管溫度上升至42℃。經(jīng)配對t檢驗，各時間點椎體及椎管內(nèi)溫度變化間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 椎體及側(cè)椎管溫度隨RFA持續(xù)時間變化表

3 討論

RFA是一種新興的微創(chuàng)技術(shù)，治療腫瘤的基本原理為熱損毀方法。它在CT或DSA引導(dǎo)下，經(jīng)皮將射頻針穿刺至患者腫瘤部位，通過RFA儀測控元件和計算機控制，將頻率為460～500 kHz電流通過射頻電極傳送到腫瘤組織內(nèi)，利用腫瘤組織中的導(dǎo)電離子和極化分子按射頻交變電流方向作快速變化，使腫瘤組織產(chǎn)生摩擦熱；當(dāng)溫度達到60℃以上時，腫瘤組織產(chǎn)生不可逆的凝固壞死，壞死組織在患者體內(nèi)將部分吸收，周圍形成纖維包膜，包膜內(nèi)聚集了中性DNA，它能增強患者的免疫功能，提高療效。同時，腫瘤周圍組織凝固壞死形成反應(yīng)帶，切斷腫瘤血供并防止腫瘤轉(zhuǎn)移［1-4］。

RFA治療椎體病變時，最常見的并發(fā)癥之一就是熱損傷［3-4］。Nakatsuka等［3］報道一組17例接受RFA治療的椎體腫瘤患者，其中4例發(fā)生神經(jīng)損傷（24%），這4例在消融過程中都出現(xiàn)了下肢放射痛，雖然在患者感覺疼痛的時候，術(shù)者就立即停止了RFA治療，但術(shù)后患者仍然發(fā)生了神經(jīng)損傷。RFA在治療椎體腫瘤時產(chǎn)生的持續(xù)高熱是否會損傷脊髓及周圍神經(jīng)一直是廣大學(xué)者關(guān)注的熱點［3-6］。已有學(xué)者就正常動物及尸體標(biāo)本進行了系列研究，以評估RFA時周圍骨組織及椎管內(nèi)溫度變化情況［5-6］。但上述研究可能尚無法真正模擬臨床實際應(yīng)用情況。眾所周知，溫度的高低與局部組織血流與比熱有直接的關(guān)系。無論是尸體標(biāo)本還是正?；铙w組織，其局部血供和比熱與椎體腫瘤截然不同。椎體腫瘤大多血供豐富，且椎體后緣存在流動的腦脊液，而流動的液體是熱的良導(dǎo)體，這些都可以帶走一定的熱量。所以RFA時椎體腫瘤和椎管內(nèi)的實際溫度變化，可能與尸體標(biāo)本或正常動物脊柱的溫度變化截然不同。因此，只有建立真正的活體椎體腫瘤模型，才能較好地模擬RFA時椎體腫瘤及椎管內(nèi)相應(yīng)生理變化過程，從而更好地反應(yīng)RFA時腫瘤內(nèi)及椎管內(nèi)的實際溫度，進而為RFA治療椎體腫瘤的治療時間選擇提供更多的理論支持。本研究以活體兔的椎體種植腫瘤為研究對象，能夠較好地模擬臨床利用RFA治療椎體腫瘤的病理生理過程，因此得出的結(jié)論可能會更加符合臨床實際應(yīng)用情況。

既往實驗研究證明，44℃作用于犬坐骨神經(jīng)持續(xù)1 h，可造成嚴重損傷；小鼠脊髓的半數(shù)反應(yīng)劑量為41.3℃持續(xù)1 h或45℃持續(xù)10.8 min；而犬腦組織的耐熱限度為42℃持續(xù)45 min或43℃持續(xù)15min［8-10］。文獻報道周圍溫度超過42℃，其熱量可對脊神經(jīng)或周圍神經(jīng)產(chǎn)生損害［8-10］。因此，臨床進行熱療時應(yīng)盡可能使涉及重要神經(jīng)組織的溫度控制在42℃以下，這為鄰近和包裹神經(jīng)組織腫瘤的RFA治療，提供了相對安全的溫度參數(shù)。本研究表明，當(dāng)RFA時間超過3 min時，測椎管內(nèi)溫度已經(jīng)超過了42℃，理論上，此時RFA產(chǎn)生的熱量可能已對周圍神經(jīng)產(chǎn)生熱損傷。而實驗過程中，我們也觀察到實驗動物在RFA開始后3.5 min即出現(xiàn)了不同程度的躁動，可能也與周圍神經(jīng)熱損傷引起的疼痛有關(guān)。而實驗結(jié)束后，除2只未能完全蘇醒即死亡外，其余6只皆發(fā)生了后肢癱瘓，也證實針對椎體腫瘤行RFA治療時若超過一定治療時間，是可能會引起周圍神經(jīng)損傷的，這一點與臨床報道亦相符合。

盡管本研究采用活體椎體腫瘤模型研究RFA時椎體及椎管內(nèi)的溫度變化，模擬了椎體腫瘤豐富的血供，以及循環(huán)腦脊液可能對溫度變化帶來的影響。本研究存在一定的局限性，由于兔椎體相對較小，因此實驗動物在同時接受射頻電極和測溫針置入的過程必然受到一定的創(chuàng)傷；同時由于需要觀察一個相對較長的時間，才能全程記錄消融過程中椎管及椎體腫瘤內(nèi)溫度變化的規(guī)律，因此對消融治療的療效及持續(xù)性，即消融多長時間能有效殺滅腫瘤細胞以及消融治療后實驗動物的臨床表現(xiàn)如何，難以在本實驗中予以觀察。本研究旨在檢測RFA治療椎體腫瘤過程中，活體動物椎體腫瘤內(nèi)及椎管內(nèi)溫度隨消融時間變化的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，可圍繞此次研究得出的相對安全的消融時間及溫度，進一步研究RFA治療的有效性問題。

本研究結(jié)果表明，對于直徑約1 cm的椎體腫瘤，RFA治療時間超過3min，可能會對其周圍的神經(jīng)組織產(chǎn)生損傷。因此，在應(yīng)用經(jīng)皮穿刺RFA治療椎體腫瘤時，應(yīng)注意嚴格控制RFA治療時間，或是適當(dāng)降低RFA治療時的最高溫度設(shè)定，以避免產(chǎn)生神經(jīng)熱損傷等嚴重并發(fā)癥。消融時間超過3 min即可能使椎管內(nèi)溫度超過安全值范圍，這也提示在開展椎體腫瘤RFA時，是否可采取與其他實體腫瘤RFA治療類似的、在接受消融組織周圍注射生理鹽水或氣體的方法，以降低熱損傷并發(fā)癥［11］，可能也是今后的研究方向之一。

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Temperature variation during percutaneous radiofrequency ab lation treatment for vertebral tumor： an in vivo study in experim ental rabbits

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

XIAO Jian，E-mail:shhxiaoj@163.com

ObjectiveTo investigate the temperature variation within intra-spinal canal and intraspinal tumor during percutaneous radiofrequency ablation（RFA）procedure for vertebral tumor in experimental rabbits.M ethods Eight New Zealand white rabbits were transp lanted with VX2carcinoma in the lumbar vertebral body by percutaneous puncture inoculation technique under CT guidance in order to setup vertebral tumormodels.The eight vertebral tumormodels were treated with RFA under CT guidance.The temperature within the spinal canal and vertebral tumor of rabbitswasmeasured and recorded every 30 seconds during the RFA treatment.The results were statistically analyzed by paired sampled t text.Results The intra-tumor temperature rose to 90℃rapidly and remained stable during the whole RFA procedure，whereas the temperature in the spinal canal exceeded 42℃when treatment time was over three minutes during the procedure.Statistically significant difference in the temperature level during RFA existed between the spinal canal and the vertebral tumor（P＜0.05）.Conclusion The temperature in the vertebral tumor of rabbit can quickly reach to the therapeutic level during RFA.Prolonging operative time of RFA may hurt the nerve due to high temperature.（JIntervent Radiol，2014，23：427-430）

vertebral tumor；percutaneous radiofrequency ablation；temperature

R681.53

B

1008-794X（2014）-05-0427-04

2013-10-03）

（本文編輯：侯虹魯）

國家自然科學(xué)基金資助項目（81101136）；上海市自然科學(xué)基金基礎(chǔ)研究項目（11ZR1448300）；江蘇省衛(wèi)生廳國際交流支撐項目（2012020）

10.3969／j.issn.1008-794X.2014.05.015

215006蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院介入放射科（陳瓏、倪才方、王艷偉、楊超、王剛剛、張帥）；上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院骨科（肖劍）

肖劍E-mail：shhxiaoj@163.com