脊柱轉移瘤放射治療的研究進展

蔣偉剛 劉耀升 劉蜀彬

. 綜述 Review .

脊柱轉移瘤放射治療的研究進展

蔣偉剛 劉耀升 劉蜀彬

脊柱；骨腫瘤；放射外科手術；放射療法，調強適形；近距離放射療法；粒子植入

引 言

癌癥的發(fā)病率逐年增加，據(jù)估算到 2020 年，我國每年的發(fā)病人數(shù)將達到 1500 萬。骨骼是轉移瘤的第三大好發(fā)部位，僅次于肺和肝臟。最易發(fā)生骨轉移的原發(fā)腫瘤有乳腺癌、前列腺癌和肺癌。這些腫瘤不但有明顯的骨轉移傾向，而且發(fā)病率高[1]。骨轉移中以脊柱轉移最為常見。脊柱轉移瘤 70% 發(fā)生在胸段，20% 發(fā)生在腰段，10% 發(fā)生在頸段。椎體是脊椎轉移瘤最常受累的部位 ( 60%～70% )，其次是椎板和椎弓根。

脊柱轉移瘤采用放射治療的主要目的是緩解疼痛，延緩或逆轉神經(jīng)運動功能障礙，提高腫瘤局部控制率，改善生活質量。放射治療可以單獨使用，也可以和手術或化學療法聯(lián)合使用，對于不適宜進行手術治療的脊柱轉移瘤患者，放射治療是首選療法。許多研究已經(jīng)明確證實放療在疼痛緩解、腫瘤局部控制以及神經(jīng)功能恢復方面的作用[2]。

近 20 年來，放療技術的進步使得放療效果明顯提高。這些技術的運用可以精確發(fā)射高度適形的大劑量射線，通過提供可靠的平臺，在敏感結構附近給予非常高的射線劑量。在避免損傷重要組織結構的前提下，對腫瘤病灶給予足夠殺死腫瘤細胞的射線劑量。

一、傳統(tǒng)放射治療

傳統(tǒng)放射療法主要有二維或三維放療，采用單次或多分次照射。由于缺乏靶區(qū)的高度適形性和準確性，治療劑量常受到脊髓耐受量的限制，而無法獲得滿意效果。目前，脊柱轉移瘤尚無統(tǒng)一標準的放療方案。不同的放療中心使用的放射劑量會有較大的波動。放療過程中，包括脊髓在內的許多正常的組織也會暴露在放射線之中。將治療分次進行可使周圍組織獲得的劑量維持在耐受劑量之下。傳統(tǒng)的放療通常將 30 Gy 的總劑量分 10 次完成。這一方案可以很好地控制病情并且保證患者能夠有良好的耐受。

研究表明，無論是單次大劑量放療還是多分次放療都能有效緩解疼痛。通常認為單次放療高劑量對于緩解疼痛的效果要優(yōu)于低劑量。Dennis 等[3]認為在緩解疼痛方面，單次放療 8 Gy 要明顯優(yōu)于 4 Gy。然而，許多研究發(fā)現(xiàn)不同的分割方案在疼痛控制、神經(jīng)恢復、患者生存率和耐受性方面沒有明顯差別[4]。一項關于放療的 meta 分析表明，單次放療 ( 8 Gy ) 和多次分割方案的局部疼痛緩解率( 23% vs. 24% ) 及整體疼痛緩解率 ( 60% vs. 61% ) 差異無統(tǒng)計學意義，但單次放療再處理的可能性比多次分割方案高出 2.5 倍[5]。在一項大樣本研究中，Rades 等[6]回顧性研究了放療對 1304 例轉移性硬膜外脊髓壓迫患者的治療效果，根據(jù)放療方案的不同，患者被分為 5 組：8 Gy×1 ( 第Ⅰ 組，261 例 )；4 Gy×5 ( 第 ⅠⅠ 組，279 例 )；3 Gy×10 ( 第ⅠⅠⅠ 組，274 例 )；2.5 Gy×15 ( 第 ⅠV 組，233 例 )；2 Gy× 20 ( 第 V 組，257 例 )。治療后行走率和運動功能改善率各組均相似，分別為 63%～74% 和 26%～31%，差異無統(tǒng)計學意義。但是放療時間持續(xù)長的方案照射野內復發(fā)率明顯偏低，第 Ⅰ、ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ、ⅠV、V 組 2 年野內復發(fā)率分別為24%、26%、14%、9%、7% ( P＜0.001 )。作者建議生存期較短的患者可接受單次 8 Gy 放療，而其他患者則推薦接受總量 30 Gy 的 10 分次治療方案。

傳統(tǒng)的放射療法已用于治療脊柱轉移瘤很多年，其療效并不理想 ( 長期局部控制率為 30%～50% )[7]。主要的限制是射線劑量，由于脊柱轉移瘤通常靠近脊髓，且脊髓位于脊柱中央，因此射線很難避開脊髓，一旦發(fā)生放射性脊髓炎，后果十分嚴重。多葉片準直器的引入是放療的一項重要進展。它的應用可以自動設置放療野，速度更快，幾何精確度更高。它使得調強放療成為可能。

二、調強放療 ( intensity modulated radiation therapy，ⅠMRT )

在傳統(tǒng)的外放療中，為了減少潛在的治療誤差，照射野要包括靶區(qū)周圍正常組織 ( 外放范圍 )，通常外放范圍要達到 1～2 cm，如此導致較大的副作用并限制了所能給予的安全劑量。ⅠMRT 可以采用逆向放療計劃，準確計算每束射線的強度，通過陡峭的劑量梯度，使得靶區(qū)可以接受最大放射劑量，而脊髓受到的劑量在安全范圍之內。Katsoulakis 等[8]對 2009 年至 2011 年接受 3 次 ⅠMRT的 10 例患者進行回顧性分析，第 1 次和第 2 次放療中位間隔期為 18.5 個月，第 2 次和第 3 次放療中位間隔期為11.5 個月，3 次放療后中位隨訪期為 12 個月，80% 的患者疼痛和神經(jīng)癥狀得到改善；局部控制率為 80%，1 例野外復發(fā)，1 例野內復發(fā)。現(xiàn)代影像學技術引導的調強放療( ⅠG-ⅠMRT ) 可以將設置誤差縮小到 2 mm 以內，在不降低腫瘤控制的情況下縮小靶區(qū)外放范圍。與傳統(tǒng)外放療相比，在腫瘤局部控制方面 ( 特別是放療不敏感的腫瘤，如腎細胞癌、肺癌、結腸癌、黑色素瘤 )，ⅠG-ⅠMRT 明顯優(yōu)于傳統(tǒng)劑量放療。Chang 等[9]最早開展的 Ⅰ / ⅠⅠ 期臨床研究中，63 例分別接受了 30 Gy / 5 f、37 Gy / 3 f 的調強放療，1 年局部控制率達到 84%，隨訪期間沒有脊髓、神經(jīng)病變發(fā)生。另一項關于 ⅠG-ⅠMRT 劑量提升的研究表明，當中位放療劑量提高至 58 Gy 時，能夠達到較好療效，2 年局部控制率為 88%，1 年及 2 年的總生存率分別為85% 和 63%[10]。

容積調強放療 ( volumetric intensity-modulated arc treatment，VMAT ) 與 ⅠMRT 相比，最大的優(yōu)點是在保證相同的保形和覆蓋率前提下治療時間明顯縮短。Lee 等[11]在ⅠMRT 與 VMAT 的對比研究中表明，VAMT 平均照射時間為 3.5 min，ⅠMRT 平均照射時間為 10.5 min。Rehman 等[12]進行的一項研究表明，VAMT 的腫瘤復發(fā)率低于相同劑量的 ⅠMRT 和常規(guī)放療，VAMT、ⅠMRT、三維適形放療的危險器官 ( organ at risk，OARs ) 接受超過 4 Gy 的劑量分別為0%、27.06% 和 32.35%。

三、近距離放療

近距離放療 ( 即粒子植入 ) 的理論基礎是平方反比定律。在脊柱部位應用近距離放療可以增加腫瘤的總放射劑量，而不明顯增加脊髓或鄰近對射線敏感的組織放射劑量。由于放射性粒子植入病灶內，因此不存在因為患者移動而造成的治療誤差。125Ⅰ 是脊柱近距離放療中應用最多的同位素，黃海等[13]對 18 例胸腰椎轉移瘤患者行組織間125Ⅰ 放射粒子植入聯(lián)合經(jīng)皮椎體成形術，術前和術后 2 個月患者的數(shù)字疼痛分級法疼痛評分分別為 ( 7.12±1.48 ) 分和( 2.26±1.07 ) 分，差異有統(tǒng)計學意義 ( P＜0.05 )，15 例神經(jīng)功能較術前改善，3 例神經(jīng)功能較術前無明顯變化。Yang等[14]進行的一項對比研究表明，經(jīng)皮椎體成形術聯(lián)合125Ⅰ粒子植入臨床療效明顯優(yōu)于傳統(tǒng)放療。文獻中關于近距離放療治療脊柱轉移瘤的數(shù)據(jù)有限，尤其缺乏大樣本隨機對照試驗。微創(chuàng)技術與近距離放療聯(lián)合運用在 ⅠG-ⅠMRT 和立體定向放療 ( stereotactic radiotherapy，SRT ) 占據(jù)主導的今天仍然占有一席之地。

四、SRT

目前已發(fā)現(xiàn)高劑量的放療可以更好地控制腫瘤及其復發(fā)。但其主要的矛盾在于脊髓對放射線的耐受性低，過高劑量的暴露可能會引起組織水腫并使患者的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀惡化。由于根除脊柱轉移瘤的放射劑量超過了周圍正常組織的耐受量，因而這些腫瘤常常無法用常規(guī)放療方法根治，這會導致腫瘤復發(fā)。SRT 采用多角度投射和聚焦束技術，避開周圍正常組織，將高劑量射線定向高速投射到目標組織[15]。其可以為靶目標提供高劑量射線，同時避免周圍正常組織接受高劑量的輻射。在脊柱腫瘤中，它可以在避免脊髓放射損傷的前提下，獲得較高的腫瘤控制率。脊柱轉移瘤的 SRT 治療可以獲得較好的局部控制，有效緩解疼痛，并且并發(fā)癥較少。

1. 適應證及禁忌證：SRT 可以作為脊柱轉移瘤的一種主要的獨立治療方式，又可作為一種輔助的治療。目前，SRT 的主要適應證有：( 1 ) 脊柱轉移瘤疼痛發(fā)生之前的獨立治療；( 2 ) 早先常規(guī)放療失敗轉移瘤進展或局部復發(fā)后的獨立治療或手術后的輔助治療；( 3 ) 轉移瘤硬膜外脊髓壓迫癥減壓內固定手術后的治療[16-17]。禁忌證有：( 1 ) 脊髓壓迫、神經(jīng)損傷、脊柱不穩(wěn)定者；( 2 ) 擬照射部位有放射性粒子植入治療史；( 3 ) 既往同一部位脊柱放療達到脊髓耐受劑量者；( 4 ) 預期壽命不足 3 個月者；( 5 ) 有結締組織病者[18]。

2. 脊柱 SRT 劑量學：脊柱 SRT 的安全性取決于腫瘤鄰近器官的耐受性。其中最重要的是脊髓的耐受性。一般認為，標準的放射劑量分次 ( 每次 180～200 cGy ) 給予＜50 Gy 的總放射劑量在脊髓的耐受范圍之內，如此劑量在 5 年內出現(xiàn)脊髓病的可能性＜5% ( TD 5 / 5 )，也有學者認為這一耐受劑量可能有些保守。目前認為，脊髓劑量8 Gy×1、4 Gy×5 是安全的，無放射性脊髓病的風險。

3. 療效及并發(fā)癥：一些回顧性和前瞻性隊列研究表明，SRT 對于脊柱轉移瘤引起的疼痛緩解率高達 85%～92%，腫瘤局部控制率 77%～94%[17,19-20]。Hall 等[21]對已發(fā)表的文獻進行回顧性分析，應用 SRT 治療了 1388 例脊柱轉移瘤共 1775 處病灶，平均隨訪 15 個月，79% 的病灶疼痛明顯緩解，90% 的病灶獲得局部控制，不到 0.5% 的患者出現(xiàn)放射性脊髓病。Mantel 等[22]對 2004 年至 2010年間接受分次體部立體定向放射治療 ( stereotactic body radiation therapy，SBRT ) 的 32 例進行隨訪，中位處方劑量為 60 Gy。在隨后的 20.3 個月的隨訪里，61% 的患者疼痛完全緩解，25% 存在輕度疼痛，80% 無神經(jīng)癥狀，11 例出現(xiàn) Ⅰ 度放射損傷，無患者出現(xiàn)放射性脊髓病，1 年和 2 年局部部控制率分別為 92% 和 84%，中位總體生存期為 19.6 個月。Sloan Kettering 癌癥中心報道了 186 例轉移瘤性硬膜外脊髓壓迫癥患者采用了 SRT 治療，1 年總體復發(fā)率為 16.4% ( 24～30 Gy / 3 f 組為 4.1%；18～36 Gy / 5～6 f 組為 22.6% )[23]。Guckenberger 等[24]在一項多中心研究分析中納入了 387 例接受 SBRT 的患者，接受的中位總劑量為 24 Gy ( 8～60 Gy )，中位總體生存期為 19.5 個月，2 年局部控制率為 83.9%，4.1% 的患者出現(xiàn)壓縮骨折，3.6% 出現(xiàn)病情進展。該研究還進行了多因素分析，發(fā)現(xiàn)男性 ( P＜0.001；HR＝0.44 )、臟器轉移 ( P＝0.007；HR＝0.50 )、未控制的全身性疾病 ( P＝0.007；HR＝0.45 )、多椎體轉移 ( P＝0.04；HR＝0.62 ) 與預后不良相關，確診與 SBRT 治療時間間隔＞30 個月 ( P＝0.01；HR＝0.27 ) 和原發(fā)腫瘤類型 ( 非小細胞肺癌，腎細胞癌，黑色素瘤 ) ( P＝0.01；HR＝0.21 ) 與較低的局部控制率相關。因此，SRT 可以運用于對放療不敏感的轉移瘤 ( 如肉瘤、黑色素瘤、腎細胞癌、非小細胞肺癌和結腸癌 ) 以及之前已接受過放療的區(qū)域。通常，SRT 可以一次治療 1～2 個脊柱節(jié)段，對大范圍多節(jié)段病變，SRT 目前仍不適宜[4]。

在另一項研究中，Yamada 等[25]報告 93 例接受中位24 Gy ( 18～24 Gy ) 的單次高劑量放射，脊髓 Dmax 限制在 14 Gy 以下；中位隨訪時間 15 個月，1 年局部控制率達90%，盡管分割劑量相對比較大，但并未見癱瘓及其它晚期不良反應。該研究采用了一系列不同的劑量，揭示了脊柱轉移瘤 SBRT 劑量－效應關系，即更高的劑量可獲得更高的局控率。Stieb 等[26]報道了在使用 6～10 MV 光子射線的 SRT 治療中未見嚴重的毒性反應。因此，SRT 可以在低并發(fā)癥的情況下給予高劑量放療。

以上研究表明，脊柱 SRT 對于疼痛緩解、腫瘤局部控制具有良好的療效，高精度適形照射大大減少了放射性損傷的發(fā)生率。但有報道稱其可導致椎體壓縮性骨折，風險率為 11%～39%[27-30]，遠高于脊柱常規(guī)放療所致壓縮骨折 ( ＜5% )[31]。但目前的研究大多是回顧性研究，缺少大樣本的隨機對照試驗。如何避免脊髓損傷，制訂標準的SRT 方案還有待進一步探索。目前，SRT 失敗模式主要是腫瘤靶區(qū)外邊緣復發(fā)[32]。因此，提高靶區(qū)勾畫的準確性有望降低復發(fā)率。

五、小結與展望

脊柱轉移是癌癥較常見的并發(fā)癥之一，其預后不僅取決于早期診斷，更取決于合理有效的治療，目前認為脊柱轉移瘤的治療模式應當遵循多學科聯(lián)合治療。應當為每1 例患者制訂個體化治療方案，預期生存期＞6 個月，適合腫瘤切除的患者建議進行手術切除輔以放療，不宜手術的患者以放射治療為主。放射治療在脊柱轉移瘤的臨床使用已有很多年，由于受限于靶區(qū)周圍敏感組織器官 ( 尤其是脊髓 ) 耐受量，傳統(tǒng)放療的療效一直不是很理想。脊柱 SRT 是一種新型的放療模式，可以精確地將高劑量射線投射到目標組織，具有較高的疼痛緩解率和腫瘤局部控制率以及較低的并發(fā)癥發(fā)生率。適用于單處脊柱轉移 ( 寡轉移 ) 獨立或聯(lián)合治療，常規(guī)放療后腫瘤復發(fā)，術后復發(fā)的獨立治療或術后輔助治療。隨著更先進的加速器和影像定位計算系統(tǒng)的開發(fā)和運用，SRT 在脊柱轉移瘤的治療中將越來越重要。

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( 本文編輯：王萌 )

Radiation therapy of spine metastasis

JIANG Wei-gang, LIU Yao-sheng, LIU Shu-bin.
Department of Orthopedic Surgery, the PLA 307th Hospital, Beijing, 100071, PRC Corresponding author: LⅠU Yao-sheng, Email: 15810069346@qq.com

With longer survival time of cancer patients, spine metastasis is of growing importance. Management of spine metastasis is quite complicated. Advances in research, surgical techniques and radiosurgical implementation have altered drastically the treatment paradigm for spine metastasis. At present, multi-disciplinary therapy including orthopedics, oncology, radiation oncology, neurosurgery and other disciplines are recommended. Radiation therapy has been proven effective to relieve the pain of spinal metastases. Ⅰn patients with severe spinal metastases, who is unfavorable for operation, radiotherapy is preferred. Radiation therapy can be used alone or combined with chemotherapy and surgery. Stereotactic radiotherapy makes up for the deficiency of the traditional radiation therapy, giving maximum radiation dose to tumors on the premise of suitable surrounding organ tolerance. Traditional external radiation therapy, brachytherapy, intensity-modulated radiotherapy, stereotactic radiotherapy are commonly used. Radiation therapy of spinal metastases will be reviewed in this paper.

Spine; Bone neoplasms; Radiosurgery; Radiotherapy, intensity-modulated; Brachytherapy; Particle implantation

sn.2095-252X.2015.10.017

R738.1

北京市科委首都臨床特色課題《脊柱轉移瘤硬膜外脊髓壓迫癥減壓手術的預后因素分析》( z131107002213052 )

100071 北京，解放軍 307 醫(yī)院骨科

劉耀升，Email: 15810069346@qq.com

2015-03-24 )