放射性粒子与人工关节复合假体
在恶性骨肿瘤的临床应用观察
李鼎锋1 崔秋1 苏航2 张伟京2 张平1 周举1 随加虹1
1军事医学科学院附属医院 骨科 100071
2军事医学科学院附属医院 肿瘤二科 100071
【摘要】 目的 探讨放射性粒子I125 与人工假体复合治疗恶性骨肿瘤的初步应用体会。方法 4例恶性骨肿瘤患者，手术中直视下将放射性粒子I125与人工假体复合，置换瘤段截除后的骨缺损。结果 4例患者,术后肢体功能恢复良好，平均随访21个月，均无局部复发，未出现并发症。结论 本方法安全、操作简便、未见到放射性粒子植入后相关副作用,对一些瘤段截除后,预计有高危复发可能性的恶性骨肿瘤患者，不失为一种好的治疗方法。
【关键词】 I125放射粒子;人工假体;恶性骨肿瘤
作者：李鼎锋，主任医师。专业：骨肿瘤。
随着恶性骨肿瘤综合治疗疗效大幅度提高，保肢手术的开展已成为主流，降低术后局部复发率是目前值得关注的问题。我们利用放射性粒子近距离植入肿瘤内或受肿瘤浸润侵犯的组织中，可持续发出低能量的r射线，使肿瘤组织遭受最大程度的杀伤，使正常组织不损伤或损伤微小的特性。将其与人工关节复合的假体置换恶性骨肿瘤段截的骨缺损，初步取得良好效果，现报道如下：
典型病例
例一: 男，15岁，左股骨下段骨肉瘤外院行高位截肢术后2年9个月，右股骨下段转移性骨肉瘤近1年，术前化疗2个疗程及术前放疗。经过ＴＰＳ软件实施放射粒子的剂量计算计划，行右股骨下段15cm瘤段截除，术中将放射粒子I12529枚用骨水泥固定于假体上，行含有放射粒子的人工关节假体置换术。植入粒子放射总剂量17.4ｍＣｉ。术后病理为：右股骨下段骨肉瘤化疗后II期改变。术后继续化疗，一个半月后出院，随访10个月，未见复发转移。（图1）
例二：男，53岁，右肱骨病理性骨折2月余，右肾癌切除术后1月余入院。病理诊断：肾透明细胞癌转移。术前行放疗，经过ＴＰＳ软件实施放射粒子的剂量计算计划，行右肱骨上段13cm瘤段截除，术中将放射粒子I12520枚用骨水泥固定于假体上，行人
工肱骨上段假体置换术。植入粒子放射剂量总12ｍＣｉ。术后继续化疗，一个月后出院，随访6个月，CT示右上肢肿瘤消失。(图2)
例三：女，36岁，左股骨下段骨恶性纤维组织细胞瘤半年，术前化疗3个疗程。经过ＴＰＳ软件实施放射粒子的剂量计算计划，行左股骨下段18cm瘤段截除，术中将放射粒子I12530枚用骨水泥固定于假体上，行含有放射粒子的人工关节假体置换术。植入粒子放射总剂量17.4ｍＣｉ。术后病理为：未见瘤细胞。术后继续化疗2个疗程，一个半月后出院，随访7个月，未见复发转移。（图3）
例四：女，43岁，左股骨恶性纤维组织细胞瘤两年，术前化疗13个疗程。经过ＴＰＳ软件实施放射粒子的剂量计算计划，行左股骨下段15cm瘤段截除，术中将放射粒子I12530枚用骨水泥固定于假体上，行含有放射粒子的人工关节假体置换术。植入粒子放射总剂量15.6ｍＣｉ。术后病理为：左胫骨外上骨质恶性纤维组织细胞瘤化疗后表现（II期II级）。（左股骨下段）恶性纤维组织细胞瘤。（近端髓腔）未见明显异常。术后继续化疗2个疗程，一个半月后出院，随访3个月，未见复发转移。（图4）
图1，男，15岁，左股骨下段骨肉瘤
图2，男，53岁，右肱骨转移癌
方法
放射源采用中国原子能科学院研究所供的放射性粒子I125,半衰期59.6天,其能量0.7ｍＣｉ，直径为0.8mm，长度为4.5mm。
图3，女，36岁，
左股骨下段骨恶性纤维组织细胞瘤
图4，女，36岁，
左股骨下段骨恶性纤维组织细胞瘤
图4 (a)，I125放射性粒子结构示意图，粒子直径为0.8mm，长度为4.5mm，内为渗入银柱内的I125，外包有0.05mm的钛壳。
图4 (b)，I125放射粒子横断面的辐射示意图，有效辐射半径为17mm，其能量0.7ｍＣｉ，半衰期59.6天，放射粒子I125的94%能量释放时间为240天。
图5，含有植入粒子凹槽的人工关节示意图。凹槽成直线排列，相互平行成同向性，粒子凹槽的长度4.8ｍｍ，深度0.4ｍｍ，粒子凹槽的间距和行距均为13mm。术中将放射粒子放入人工关节假体的凹槽内，用稀薄的骨水泥将其粘附固定。
I125粒子总量的测算根据肿瘤病灶的大小和I125粒子的活度,并不超出周围正常组织所接受的安全剂量。根治性截除瘤段骨，手术过程中直视下将粒子置入定制的人工假体的凹槽内，凹槽长度4.8ｍｍ，深度0.4ｍｍ，间距13ｍｍ，每排粒子行距为13ｍｍ，用骨水泥加强粒子与人工假体的附和。一次性应用I125粒子剂量<30ｍＣｉ。
结果
本组3例均无瘤生存6-10个月，手术切口皮肤正常愈合，与普通人工关节假体置换术后功能无差异，术后X线片未见到放射粒子脱落游走，未见到血管、神经的放射性损伤，手术切口皮肤愈合良好。
讨论
国内骨肿瘤中心采用新辅助化疗治疗恶性骨肿瘤，保肢率超过80%，5年生存率50%以上[1-2]。在瘤段切除后骨缺损的重建方法上，灭活再植、异体骨移植、人工关节假体置换等手术方法均存在局部复发的问题，其中以人工假体置换的局部复发率最低， 8.3%-19.7%不等[3-5]。1999年Pearlstone等报道用放射性粒子治疗复发性软组织肉瘤 [11]。
放射性粒子与人工关节假体复合，提供了降低恶性骨肿瘤手术切除后局部复发率的方法。放射性粒子治疗的理论基础：肿瘤的生长繁殖周期中,G2、M期,少量的Υ射线(3ｃＧｙ)即能破坏肿瘤细胞核的ＤＮＡ, 使肿瘤细胞失去繁殖能力而凋亡，其它阶段的肿瘤细胞,对Υ射线敏感度较差；外放疗分次短时照射只能对肿瘤繁殖周期中一部分时相的细胞起治疗作用,其它时相的肿瘤细胞仍能很快恢复繁殖能力，持续性维持照射是目前恶性肿瘤近距离放射治疗的趋势。
肿瘤组织间植入放射粒子所产生的Υ射线能量虽然不大,但能持续不断地杀死肿瘤干细胞,经过TPS软件计算的剂量和足够的半衰期时间,能使肿瘤细胞全部失去繁殖能力,从而达到较彻底的治疗效果。持续性照射，生物效应明显提高，对DNA双链断裂破坏完全，治疗增益可提高12.6%。I125放射粒子的有效辐射半径为17mm如图4（a）（b），通过调整组合的放射粒子之间距离,重叠的Υ射线能量可以有效覆盖肿瘤全部,以及与肿瘤边缘正常组织内的亚临床区域[6-7]。随着离放射源距离的延长,Υ射线能量迅速衰减,对周围的正常组织影响也明显减少,因而不会发生外放疗通常引起的全身并发症。
放射性粒子I125近距离治疗肿瘤是近20年发展起来的新技术。特点：低能、持续累积剂量杀肿瘤细胞、靶区剂量分布均匀、安全、易防护。目前主要应用于胰癌，肺癌，前列腺癌，脑瘤等治疗，未见应用于恶性骨肿瘤瘤段截除后，放射性粒子与人工关节假体复合的报道。
术前均通过治疗计划系统(Treatment Plan System,TPS)软件实施放射粒子的剂量计算,制订精确的临床治疗计划[6-8]。采用TPS系统制定的放射野定制确定合适的人工关节假体，根据巴黎系统原则设计放置放射性粒子的凹槽。放射源即凹槽成直线排列，相互平行成同向性；各放射源之间应等距离13mm。术中将放射粒子放入人工关节假体的凹槽内（图5），外周用骨水泥将其粘附固定。术中操作均在安全的放射防护设备及条件下进行。
放射性粒子I125复合人工关节假体修复恶性骨肿瘤段截后骨缺损的特点：
1）.目前放射性粒子的植入常选用I125 、Pd103 、Ir192,它们的半衰期分别为：59.6d、17d、74d，平均能量分别为：27.4KeV、 24 KeV、380 KeV。我们采用I125粒子作为种子源，半衰期59.6d，可以保证较长时间的放射功效，单一粒子的放射剂量中等，不足以引起组织坏死。
2）.肿瘤灶扩大、根治性切除，放射粒子I125的94%能量释放时间为240天，粒子与人工关节复合假体植入后即可使瘤床长时间持续的低剂量近距离照射，对于可能残存的肿瘤细胞持续杀伤，大大减小了复发的可能性，提高了人工关节假体置换术后的保肢率。
3）.体腔脏器及脑瘤等应用放射性粒子近距离治疗通常采用B超和CT引导下或术中穿刺种植[8-9]。发生于四肢的恶性骨肿瘤四周仅有血管、神经、肌肉包绕，放射性粒子I125植入后，对实质性及空腔脏器的生理功能干扰极小；手术直视下复合放射性粒子I125与人工关节假体，并在植入前用骨水泥加强了粒子与假体的复合，确保粒子不能在体内任意游走，降低了放射性粒子游走移入血管的可能性，避免了因穿刺植入粒子误入血管引起组织栓塞；放射粒子之间至少13mm，在保证了有效的放射剂量的情况下，避免了因放射剂量过大导致组织坏死。
4）.一些局部切除后高危复发，对外放射治疗不敏感的肿瘤，肿瘤扩大切除后，采用放射性粒子I125与人工假体复合弥补了化疗和常规外放疗的不足之处, 给患者提供了更多的生存机会,提高了生活质量[8-10]。
我们通过将粒子与人工假体复合治疗恶性骨肿瘤患者瘤段截除后骨缺损，初步取得良好效果，未出现并发症，远期疗效仍待观察。
参考文献
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