骨肿瘤的消融治疗研究进展及丹江口水库湿地遥感图像处理

骨肿瘤的消融治疗研究进展【摘要】寻找微创和无创性治疗肿瘤的新技术已成为当今的主要趋势。影像导向下的消融治疗肿瘤是一系列微创治疗模式，已广泛应用于全身各种实体肿瘤的治疗，近年逐渐应用到骨肿瘤的治疗中。本文将从射频消融、微波消融、高强度聚焦超声消融以及冷冻技术治疗骨肿瘤的原理、适应症、禁忌症及并发症进行综述。【关键词】骨肿瘤；射频消融，微波消融；高强度聚焦超声；冷冻治疗

Recentadvancesinablationofboneneoplasm【Abstract】Researchingofaminimally-invasiveornon-invasivenewtechnologytreatmentofneoplasmshasbecomethemaintrendoftoday.Undertheguidanceoftheimage,ablationtreatmentofneoplasmisaseriesofminimallyinvasivetreatmentmodalities,ithasgenerallybeenappliedintheclinicaltreatmentofvariousofsolidtumorsandinrecentyears,ithasbeenpreliminarypracticedintheclinicaltreatmentofboneneoplasms.Thisarticlereviewsthebasicprinciples，Clinicalindication，Clinicalcontraindicationandcomplicationsofradiofrequencyablation,microwaveablation,highintensityfocusedultrasoundandcryotherapyforthetreatmentofboneneoplasm.【Keywords】Boneneoplasm;Radiofrequencyablation,microwaveablation;Highintensityfocusedultrasound(HIFU);cryotherapy

骨骼是全身转移瘤的好发部位之一，占全身转移性肿瘤15％-20％，在死于恶性肿瘤的患者中约有36％的人发生脊柱转移。原发性骨与软组织肿瘤仅占全身肿瘤的2％-3％，但其中1/3是恶性，多数临床确诊时已经发生远处转移。消融技术应用于骨肿瘤的局部介入治疗，得益于微创的理念和现代工业技术的发展，在临床应用中越来越受重视。选择哪一种消融模式根据具体的病例确定[1]。1射频消融（Radiofrequencyablation，RFA）1.1原理RFA是在影像导向下，经皮将电极置入肿瘤中心，通过射频消融仪测控单元和计算机控制，将频率为460-500kHz的射频电流通过消融电极传送到肿瘤内的一种热凝固疗法。恶性肿瘤细胞对热损伤较敏感[2]，当温度超过60℃，细胞死亡，导致组织坏死。射频电极可产生一个椭圆形高温区，使中心温度达到90-100℃，从而使肿瘤组织脱水、干燥，继而产生凝固性坏死，并最终形成液化灶或纤维组织，起到灭活肿瘤组织的作用。同时，肿瘤周围组织凝固坏死形成一个反应带，切断肿瘤血供并防止肿瘤转移。肿瘤RFA的疗效主要取决于消融灶的范围、形状及其内的温度分布情况。在大量动物实验基础上以及临床试验中表明骨肿瘤在50℃时，4-6min即发生不可逆的细胞坏死，30min即可杀死全部骨肿瘤细胞[3,4]。骨皮质和骨髓的消融范围明显不同，骨皮质能限制热量的分布和传导，具有明显的隔热作用。所以完整的骨皮质可有效限制热量传导、保护重要器官不受热力损伤，提高治疗的安全性。1.2适应症=1\*GB3①良性骨肿瘤，如骨样骨瘤[5]、非骨化性纤维瘤[6]、椎体血管瘤[7]、软骨母细胞瘤等。=2\*GB3②原发性性恶性骨肿瘤（结合放、化疗及骨水泥填充）。=3\*GB3③转移性恶性骨肿瘤[8]，如皮质完整的椎体转移肿瘤可结合经皮椎体成形术[9,10]。④对放、化疗不敏感的骨或软组织肿瘤。⑤失去手术切除的恶性骨肿瘤的姑息治疗。1.3禁忌症①椎体后侧皮质不完整的椎体肿瘤，但椎体后缘破坏区不超过椎管外缘的1/3的患者可作为适应症[11]。②包裹重要脏器、血管和神经的肿瘤。③有出血倾向或凝血机制障碍的患者。④穿刺部位附近有隐形感染灶或有活动性感染的患者。⑤严重的神经系统疾患或全身情况差难以耐受手术及麻醉的患者。1.4并发症及其预防可能引起神经、血管损伤，脂肪液化、皮肤坏死。根据肿瘤的位置，可能会引起肌肉坏死，如果邻近关节、关节软骨也可能受损。邻近器官如膀胱、肝脏等也可能受影响。这些必须在治疗计划中考虑到，尽量避免这些组织的损伤。2经皮微波消融（PercutaneousMicrowaveAblation）2.1原理微波是一种高电磁波，通过电磁辐射电荷发生振荡与水分子相互作用，使水分子作高速的旋转运动，摩擦生热，这些热量足以使肿瘤内的蛋白质变性，从而导致肿瘤细胞发生凝固性坏死。许多研究者认为加热效果到相关组织温度达54℃并持续1min或温度达60℃时使需要杀灭的细胞能够全部灭活[12,13]肿瘤细胞对热损伤敏感性较正常细胞高，肿瘤内热的消散比正常组织慢，受热后瘤内温度往往比邻近组织高3-7℃，这种温差可使肿瘤处于杀伤温度，而正常组织温度仍较低而不受损。有研究表明微波热疗除了能直接杀灭肿瘤之外还能提高对化疗药物及放疗的敏感性[11]和刺激机体产生抗肿瘤免疫反应[14]。郭晨阳等[15]对31例恶性骨肿瘤患者在CT引导下行微波治疗取得良好的疗效，无严重并发症发生。与射频消融相比，微波消融能穿透较深的组织和产生的较高温度（约150℃），对有高阻抗的组织如肺癌和骨肿瘤的辽效更佳[16,17]。因此，微波消融可能具有更广阔的治疗领域。微波消融治疗肿瘤具有热效率高、热场分布均匀、升温稳定、疗效可靠等特点，但仍存在一些关键技术和核心问题，比如热剂量规划、天线设计、术中温度测量等，所以目前还未成为常规治疗方法。2.2适应症①能充分显露的软组织肉瘤及非负重区骨肉瘤。=2\*GB3②四肢骨肿瘤、骨盆及肩胛骨肿瘤和移性骨肿瘤等。2.3禁忌症①肿瘤较大、软组织侵犯广、神经血管受侵的脊柱肿瘤。=2\*GB3②病理性骨折导致大范围肿瘤污染。=3\*GB3③重要血管神经束被肿瘤包围。=4\*GB3④骺板闭合前的儿童和青少年。2.4常见的并发症及预防骨折、出血、感染、发热、局部皮肤或组织烫伤、坏死及针道转移。术前了解周围解剖关系，术中轻柔缓慢及严格的无菌操作，术后必要时抗感染及适当固定患肢等可有效预防并发症的发生。3、高强度聚焦超声（Highintensityfocusedultrasound,HIFU）3.1原理高强度聚焦超声灭活[18]通过对低能量的超声束在体外加以聚焦。使焦点高能量的超声定位到体内肿瘤内，焦点处高能量超声波能产生超过65℃以上的瞬态高温，通过热效应、空化效应和机械效应等生物学效应，使局部靶组织出现凝固性坏死，杀死肿瘤细胞，既能达到治疗目的又基本上不损伤焦点以外的周围组织。在计算机控制下，超声波的焦点可以沿肿瘤块的三维立体结构进行扫描，直到完全覆盖而“切除”肿瘤。与微波相比，高强度聚焦超声具有可针对深部癌组织聚焦而使其产生凝固性坏死，又减少对周围组织影响的优点。因此HIFU是治疗实体肿瘤的一种新方法，传统观点认为骨骼疾病是HIFU治疗的禁区，后陈文直等[19]对VX2移植性骨肿瘤兔行HIFU治疗，结果表示HIFU能有效破坏骨肿瘤组织，此后经大量临床试验证实HIFU对骨肿瘤有较好的疗效[20]。Chen[21]等对44例四肢原发性恶性骨肿瘤的患者采用单纯HIFU或HIFU结合化疗取得良好的疗效，平均随访17.6个月。44例的生存率为84.1％，并发症发生率为18.2％。骨肉瘤患者多为处于生长发育期的儿童，韩玉范[22]的研究表明，HIFU治疗对患儿的身高无影响，可提高患儿的生存质量。基础实验及临床应用都证明HIFU治疗原发骨肉瘤安全有效，一般采取化疗+HIFU+化疗的方式，且可进行多次治疗[23-24]。Chen等[25]对80例（其中60例为Enneking分期IIB期，20例为=3\*ROMANIII期）原发性骨肿瘤患者，62例为骨肉瘤，1例软骨肉瘤，3例Ewing肉瘤患者采用HIFU结合化疗，其余14例中有骨巨细胞瘤，骨软骨瘤等仅采用HIFU单独治疗，取得满意的疗效，这说明HIFU对骨肿瘤的治疗是有效的。但目前HIFU仍有不成熟、不完善的地方，如HIFU治疗骨肿瘤的术中实时监控方法仍需改进，如何让提高肿瘤的治愈率、缩短HIFU治疗时间，HIFU治疗不同类骨肿瘤疗效和并发症的结果仍需大样本循证医学证据等。3.1适应证①Enneking分期为IIA期肿瘤最为理想，但IIB期肿瘤对化疗反好亦可施行；=2\*GB3②重要血管、神经束未被侵犯IIB期肿瘤或未被推挤移位；=3\*GB3③原发性骨肉瘤（结合化疗）。=4\*GB3④肿瘤能够被完全切除，没有手术指征的晚期转移性骨肿瘤的止痛治疗。3.2禁忌症①肿瘤部位病理性骨折未愈合者。=2\*GB3②肿瘤位于脊椎、颅骨、髋关节和手骨部位。=3\*GB3③瘤体与皮肤距离<0.5cm。=4\*GB3④肿瘤侵犯或超过关节。=5\*GB3⑤瘤体侵犯或包裹神经、血管。=6\*GB3⑥严重溶骨性破坏的骨肿瘤。3.3并发症及预防可能产生皮肤灼伤、病理性骨折、关节韧带松弛或断裂、周围重要组织、神经损伤、继发感染等。预防措施是尽量避开周围重要的组织结构，控制好治疗的功率和一次连续扫描的时间以及严格执行HIFU治疗后骨关节的保护措施等。4冷冻治疗（cryotherapy）4.1原理冷冻技术是利用低温导致组织不可逆的损伤和细胞死亡。它包括立即损伤和延迟损伤两种机制。冷冻设备历经Macover直接倾倒技术、压力式液氮喷雾技术及最新的氩氦刀技术。氩氦刀采用密闭式循环技术，冷冻气体为常温高压氩气，高压氩气在探针末端形成冰球，在十几秒内可迅速降温至-160℃以下，目前认为-50℃-70℃是有效杀灭骨肿瘤细胞的温度[26]。氦气用于冷冻探针的复温，冷冻复温由计算机智能控制，温差电偶安放在刀尖，通过计算机即时调节冷冻区温度；制冷所需时间较液氮短且可更好控制，术中监测靶组织内的冰球分布大小范围，可最大程度地避免冷冻不全和过度冷冻，进一步提高手术疗效并降低手术并发症的发生率。至1964年Marcover等[27]首次成功应用液氮冷冻手术治疗骨肿瘤后不断的探索和研究，先后将冷冻手术应用到骶尾骨及脊柱等骨转移瘤和各种原发性良恶性肿瘤，取得满意疗效。近年来，随着低温物理学、冷冻生理学和病理学的发展,新一代冷冻设备、影像学设备的涌现，冷冻骨肿瘤疗效稳步提升，具有良好的临床应用前景[28-29]。由于冰冻和冷冻手术纯粹是一个热过程，并不依赖于电流应用，在一些高阻抗如骨组织病变中可能具有一定的优势。但在骨肿瘤基础研究方面，多为体外实验及模拟实验，缺乏可靠的动物模型。还有如何完善多学科之间的融合、冷冻温度监测、如何提高肿瘤冷冻坏死率等尚需进一步研究。4.2适应证=1\*GB3①良性侵袭性骨肿瘤和低度恶性骨肿瘤，如骨巨细胞瘤、动脉瘤样骨囊肿、成软骨细胞瘤等；=2\*GB3②软组织肉瘤；=3\*GB3③骨与软组织转移瘤（以长骨、肋骨及骨盆上疗效较好）；=4\*GB3④高度恶性骨肿瘤[30]。=5\*GB3⑤肿瘤晚期的姑息性治疗。4.3禁忌证=1\*GB3①椎管内硬膜结构受侵的椎体肿瘤。=2\*GB3②瘤体侵犯或包裹神经、血管。=3\*GB3③发生于颅骨、髋关节、手骨的肿瘤慎用。=4\*GB3④有出血倾向或凝血机制障碍的患者。4.4并发症及预防冷冻过程易冻伤皮肤，需严格保护。发生在长骨、邻近关节的肿瘤冷冻后可能发生病理性骨折、创伤性关节炎等，冷冻完成后可用骨水泥重建瘤腔，自体或异体骨移植及辅以必要的内固定，可减少病理性骨折等并发症。综上所述，消融技术治疗骨肿瘤是近年来迅速发展起来的一种具有操作简单方便、可控性强、创伤小、疗效确切、适应证广、疗程短、见效快、并发症少等优点，为临床无法采用其他方法的患者提供了一项有效治疗选择。参考文献[1].HinshawJL,LeeFTJr:Image-guidedablationofrenaltumors,inMor-cosSK,CohenRH(eds):NewTechniquesinUroradiology.NewYork,TaylorandFrancis,2006.[2]BischoJ，ChristovK．RubinskyB．Amrphologicalstudyofcoolingrateresponseinnormalandneoplastichumanlivertissue：cryosurgicalimplications[J]．cryobiology，1993，30：482—492．[3]汝鸣，蔡郑东，郑龙坡，等.Paiban骨组织单电极射频消融的范围及热场分布[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12（30）：5865-5868.[4]彭赵宏，赵卫，沈进，胡继红，等.离体猪椎体多极射频消融范围及热场分布[J].介入放射学杂志，2009,18（12）:927-929.[5]蔡郑东，郑龙坡，左长京等.CT引导下经皮穿刺骨样骨瘤射频消融术[J].中华骨志,2008,2(2):122-126.[6]魏星，姚国荣，杨四海，等．非骨化性纤维瘤介入消融成形术1例[J]．中国现代医生，2007，45(13)：129．[7]隰建成，刘向东，白一冰，等．经皮射频消融、椎体成形术治疗症状性胸、腰椎椎体血管瘤19例临床疗效观察[J]．中国骨肿瘤骨病，2008，7(5)：261-264．[8]贞桔，陆志俊，王忠敏，等．CT引导下射频治疗转移性骨肿瘤的临床应用[J]．介入放射学杂志，2009，18(5)：344-347．[9]王卫国，吴春根，程永德，顾一峰，等.射频消融联合经皮椎体成形术治疗脊柱转移性肿瘤[J].介入放射学杂志，2009,18（5）：362-366.[10]郑龙坡，龚海洋，李全，等.射频消融联合经皮后凸成形术治疗胸腰椎体转移性肿瘤的临床分析[J].第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可能性矩阵的输出结果是一个百分比矩阵，它说明每个AOI训练区中有多少个像元分别属于相应的类别。

在Signature

Editor对话框：选择非参数规则（Non-Parametric

Rule）：Feature

Space

选择叠加规则（Overlay

Rule）：Parametric

Rule

选择未分类规则（Unclassified

Rule）：Parametric

Rule

选择参数规则（Parametric

Rule）：Maximum

Likelihood（最大似然法）

选择像元总数或者像元百分数作为评价输出统计：Pixel

Counts；Pixel

Percentages

选择“Erdas”

→“Classifier”

→“Supervised

Classification”，在分类设置对话框中如下图所示：打开IMAGINE文本编辑器（Text

Editor），显示分类误差矩阵

从分类误差总体的百分比来说，如果误差矩阵值小于85%，则分类模板的精度太低，需要重新建立。3>执行监督分类在监督分类过程中，用于分类决策的规则是多层次的，如对非参数模板有特征空间、平行六面体等方法，对参数模板有最大似然法、Mahalanobis距离、最小距离等方法。当然，非参数规则与参数规则可以同时使用，但要注意应用范围，如非参数规则只能应用于非参数型模板，对于参数型模板，要使用参数型规则。另外，如果使用非参数型模板，还要确定叠加规则（Overlayrule）和未分类规则（unclassifiedrule）。下面是执行监督分类的操作过程：在ERDAS主界面：点击Classifier图标→SupervisedClassification（监督分类）菜单项，打开SupervisedClassification对话框，如图。2.在SupervisedClassification对话框中，根据下图输入以下参数：3.点击OK执行监督分类，关闭supervisedClassification对话框。标注类别相应颜色。在视窗中，点击菜单栏中的Raster→RasterAttuributeEditor（栅格属性编辑）打开RasterAttributeEditor对话框。在RasterAttributeEditor对话框中点击刚才分析类别的ROW字段从而选择该类别；右键点击该类别的Color字段（颜色显示区），选择AsIs菜单，并选择一种合适的颜色，调整色彩后的结果大致如图示。4>评价分类结果。在