激光治疗神经系统肿瘤的进展

　　作者：岳武 , 史怀璋

　　自1966年Rosomoff和Carroll首次将激光应用于脑肿瘤治疗以来，随着激光器的不断完善及人们对激光与神经组织相互作用的认识的不断深入，激光在神经系统肿瘤治疗中的应用迅速发展，激光与手术显微镜、立体定向技术及神经系统内窥镜的有机结合，为神经系统肿瘤的治疗提供了更多的方法。现就激光在神经系统肿瘤治疗应用现状及进展综述如下： 
 
　　一、神经外科常用的激光器

　　CO2激光器和Nd∶YAG激光器是神经外科医师最常用的激光器。近年来新研制的高功率半导体激光器具有很好的汽化、凝固、止血功能。与其他类型激光器相比，具有体积小、对电源要求低、操作简便的优点。 Devaux等应用高功率半导体激光器对30例神经系统肿瘤患者行肿瘤切除，其中3例配合脑室镜治疗，疗效满意，并认为，由于色素吸收度高，对白质、血运差的肿瘤及水肿明显的脑实质，高功率半导体激光疗效相对欠佳，这与Nd∶YAG激光相似。此外KTP激光、Ho∶YAG激光在神经系统肿瘤治疗方面也有报道。

　　由于不同激光的特性不相同，因此根据术中不同情况，将多种激光器结合起来使用，使其优势互补，不失为一种明智选择。

　　二、激光在显微神经外科方面的应用

　　激光配合显微神经外科技术切除神经系统肿瘤已有多年，其操作要点如下。
 
      1.对于较小的肿瘤，直接凝固、汽化。
 
      2.对于体积较大、凝固时收缩不明显的肿瘤，可采用“肿瘤边缘凝固技术”进行切割。先用湿脑棉将肿瘤组织与周围正常神经组织、血管分隔开，然后采用低功率激光照射肿瘤表面，使其滋养血管凝固。由于肿瘤组织内蛋白质的热变性及组织间水分的丢失，肿瘤固缩。此时随情况而定，或者切开肿瘤，在肿瘤内部采用高功率激光进行汽化，或者利用激光精确的切割性能，切割肿瘤的边缘，以达到完整切除肿瘤的目的。

　　3.对于与重要神经结构相粘连的肿瘤残存组织或者受累的硬膜及颅骨，可用低功率激光照射，同样能达到杀死肿瘤细胞，阻断其血液供应之目的。

　　4.预防激光在术中对周围正常组织的热损害。可通过以下方法：(1) 在汽化的同时用吸引器及时吸出热量。(2) 用凉的盐水冲洗降温。(3) 将周围正常神经组织用湿脑棉保护起来。同时，湿脑棉还可避免因疏忽或因金属器械反射激光损伤正常脑组织。
 
　　随着激光在临床上的广泛应用，它的诸多优点也逐渐被广大医师所确认：(1)止血确切，这对血运丰富的肿瘤尤为适用。(2)对于重要神经结构相粘连的残留肿瘤组织或受肿瘤侵犯的硬膜进行低功率激光照射，而不强求全切，与传统的肿瘤全切术相比，术后肿瘤复发率没有统计学差异。因此，对于这些部位的肿瘤，激光可大大减小损伤重要神经结构损伤的危险性，或者尽量保持硬膜的完整性。(3)激光具有精确的切割特性，有利于更彻底地切除肿瘤，延缓肿瘤的复发。
 
　　激光在显微神经外科的应用也有其局限性，主要表现在其产热不易受到控制，损害周围正常组织。此外，激光汽化组织后所形成的炭化物，也有造成术后水肿和无菌性炎症的可能。
 
　　三、激光与脑室镜结合应用

　　临床上与脑室镜结合常用的激光是Nd∶YAG激光和高功率半导体激光。Otzuki等利用Nd∶YAG激光结合脑室镜治疗22例颅内病变，其中10例患者肿瘤全部切除(肿瘤直径3～26 mm)，8例患者肿瘤部分切除(肿瘤直径＞40 mm)。Willam等发明一种球形探头，表面附以薄层碳粒子，可将90%的能量转换成热能，采用Nd∶YAG激光和半导体激光治疗49例病变，手术成功率100%。
 
　　脑室镜较其他立体定向技术的优势在于可在直视下完成各种操作，这一点对于囊性病变及脑室内病变尤为适用，因为在吸出囊液或引出部分脑脊液后，这些病变的位置易发生变化。此外，结合激光技术后，可以对术中出血等意外情况及时处置。

　　四、光动力学疗法(PDT)

　　PDT是近十几年来开始应用于治疗恶性神经系统肿瘤的一种手段，其机理是由于肿瘤组织破坏血脑屏障，光敏剂较易进入肿瘤组织内，继而以一定波长的激光照射，诱发生成单态氧，对肿瘤组织产生光毒效应。血卟啉衍生物(hematoporphyrin derivative, HpD)是应用最广泛的光敏剂，具有以下特点：(1)能选择性地被肿瘤组织吸收。(2)在治疗剂量水平对人体无害。(3)照光后对恶性肿瘤细胞有确切的杀伤作用。(4)吸收光谱广，可被大多数可见光所激发。Kaye等报告恶性度越高的神经系统肿瘤，HpD含量越高，每百克多形性恶性胶质瘤组织含HpD 5.9 mg，而每百克低度恶性星形细胞瘤及正常脑组织HpD含量分别为1.6和0.2 mg。

　　PDT对细胞的损害主要是对胞质膜以及线粒体、微粒体及溶酶体等细胞器的损伤。在乏氧环境下PDT对恶性肿瘤细胞的杀伤效应有所降低。PDT可造成肿瘤局部的血管内皮细胞损伤、血小板破坏与微循环障碍，在肿瘤光动力杀伤机理中起重要作用。 [next]

　　临床上大多将PDT作为手术切除的辅助治疗措施。术前24～48 h注射光敏剂，切除肿瘤后将一注入激光传递介质的气囊置入肿瘤残腔内，术后插入单根光纤照射周边残留肿瘤组织。当作为单独疗法用于肿瘤治疗时，由于激光的组织穿透力低，宜采用多根光纤置入肿瘤内照射，以最大程度地杀伤肿瘤组织，激光照射剂量从每平方厘米数焦耳到数百焦耳不等。
 
　　PDT的副作用主要是皮肤光敏反应，持续时间可达4周或更长，因此病人在术后要注意避光。此外，脑水肿也是不容忽视的。但总的来说，PDT仍不失为治疗神经系统恶性肿瘤的一种较安全有效的辅助方法。
 
　　五、激光间质内热疗法（interstitial laser thermotherapy, ILTT）

　　局部热疗治疗肿瘤已有100多年的历史。对脑组织来说，局部加热可以引起血管扩张，血管壁的通透性增加，内皮细胞损害，继而血脑屏障开放，可与化疗、放疗、PDT发挥协同作用。局部高热还可激活免疫细胞，增加机体对肿瘤的细胞免疫力。42～45℃的高温对肿瘤细胞有选择性杀伤作用。
 
　　ILTT治疗脑肿瘤是近年来新兴起的一项技术。1990年Sugiyama等首先采用计算机温控方式利用此技术治疗5例脑肿瘤（3例脑膜瘤、2例转移瘤）以来，ILTT在神经外科已得到了较广泛的应用。ILTT常用的激光是Nd∶YAG激光，这主要是利用其组织穿透力强的特性。近来高功率半导体激光也成为理想之选。

　　影响ILTT疗效的因素，在激光器方面主要需考虑以下几点：(1)激光器的选择。(2)ILTT毁损范围与输出功率在一定范围内呈线性关系。但ILTT功率过大时局部高温可瞬间汽化组织，对周围组织产生强大气压，而颅腔是近似封闭的，所以神经外科ILTT手术时要应用低功率，长时间照射。Schatz等称激光功率为3 W时即可使脑组织产生肉眼可见的炭化、局部汽化等效应。故实际应用中，输出功率的选择范围一般在0.75～5 W间。(3)作用时间。在一定范围内ILTT毁损范围与作用时间呈幂指数关系。距离靶点越远，热量就越多地被血流带走，当二者达到动态平衡时，毁损范围将不再随作用时间的增加而增加，故与其它热源一样，理想ILTT效应灶最大为1 cm。(4)探头形状。蓝宝石探头与裸光纤相比，散射角度大，因而使热量分布更均匀。随探头形状的不同，效应灶的形状也随之改变。
 
　　组织环境方面，主要应考虑以下几点：(1)组织血运。ILTT效应灶的大小，取决于局部热量的扩散，这又取决于组织局部的血运。Schober等证实，ILTT时组织温度随与光纤的距离的增加而呈幂指数下降。所以，血运丰富的肿瘤只是ILTT的相对适应证。(2)组织色素含量。色素对于Nd∶YAG激光和高功率半导体激光都有较高的吸收率，所以这两种激光对于血运差的肿瘤组织及白质的组织穿透性较强。(3)实验表明，热疗时正常胶质细胞的细胞膜不发生明显的动力学改变，而腺癌细胞对热的反应却敏感。
 
　　由于各种组织的血运不尽相同，以相同功率的激光在相同时间内对不同部位组织行间质内热疗后的毁损范围也不尽相同。所以术中监测方式对ILTT疗效将起重要作用。目前监测方式主要有：(1)计算机温控方式。Sugiyama等和Roux等先后以这种方式进行了动物实验与临床应用。具体方法是将光纤插入肿瘤中心的同时，将1个或多个电偶置放于肿瘤组织与正常组织交界处，用于测温及反馈，通过计算机控制激光间断输出，使电偶处温度维持在42.5～43.5℃。(2)磁共振成像(MRI)实时监测方式。MRI具有良好的软组织对比度、空间分辨率、多轴位成像能力以及对温度变化的高度敏感性，成为ILTT监测的另一个理想方式。Schwabe等将ILTT的MRI图像由内向外分为环形5区，在T2像中，这5区依次为：①最中心高信号区，为光纤影像。②中心区，为低信号区，相当于中心坏死腔及致密凝固坏死区，这是由于水分子的高速运动而引起信号缺失。③周围区，为高信号带，相应为疏松凝固坏死带，主要由于该区内含有较多渗出的液体，这些液体来源于那些被破坏的但仍存活的血管。④一薄层低信号环，相当于交界区。⑤周边水肿带，为形状不规则的高信号区，在急性期时不明显。T1增强像与T2像信号相反，尤其是第4区，在T1增强像上为很明显的高信号环，通常将该高信号环内区域认定为实际效应灶。但由于MRI成像与实际毁损过程之间有延迟现象，所以毁损过程中所获得的MRI像往往低估了实际作用范围。(3)ILTT术前模拟治疗计划。术前通过MRI检查得到病变的影像学资料，立体定向活检获得肿瘤的病理学资料，从数据库中得到激光在该组织中传播及相互作用的有关参数，采用数学方法建立热弥散方程，计算组织内被吸收能量的分布，再通过数据处理，将计算出最终的毁损范围。(4) MRI热图。Schulze等根据光磁流量方法(photon-resonance-frequency method)，采用2-D FLASH(two-dimensional fast low-angle shot)序列技术在MRI上得到ILTT时组织内部温度变化的图像,可以为激光参数的选择提供参考。
 
　　总之，激光作为神经外科的重要辅助治疗手段，随着其技术的不断完善，在神经系统肿瘤的治疗中必将发挥越来越大的作用。 

　　中国激光医学杂志　2000年03期