3.良性病热疗的禁忌症
主要有以下方面:(1)出血及出血性疾病;(2)高热;(3)合并有活动性结核、急性感染性炎症、闭塞性脉管炎之一者;(4)心功能不全;(5)植入心脏起搏器后;(6)放射线或同位素治疗期间及治疗后的半年内等。
4.良性病热疗的难点和对策
除超声热疗外,其他热疗方法的治疗难点为:治疗点温度测试难以做到客观、准确。由此导致所给剂量的不准确。就目前而言,克服这一问题的有效方法是:尽可能延长治疗时间和长疗程以求取得最佳效果。
六、展望
热疗用于临床已多年,但其结果与热生物学研究的结果差距较远。利用热生物学特性,发挥其在癌综合治疗中的真正作用,还需在以下几方面努力:
1.改进热疗设备和热疗技术
根据临床应用的目的和要求,开发更有效的深部加温设备是需要理工学者和热疗学者共同解决的课题。充分了解目前现有各种加温设备的加温特性,在加温技术和技巧上下工夫,提高加温效率和减轻副作用,可进一步提高热疗的临床效果。
2.开发无创热疗技术
加温部位的肿瘤内测温是加温治疗中不可缺少的重要环节。严格地说,没有测温的加温治疗不能算热疗。但是,由于目前的测温都是有创的,使深部肿瘤的测温受到限制。因此,一方面有待加快无创性测温技术的开发;另一方面,在临床加温治疗时,应尽可能进行肿瘤内测温。
3.热剂量或热参数确立
肿瘤热疗的热效应是由肿瘤内温度的高低和时间的长短来决定的。但是,由于目前还没有统一的热剂量指标或热参数,使之成为各国间及各单位间比较热疗疗效和进行共同研究的障碍。因此,在临床热疗中通过比较每次加温温度和时间这个物理量与疗效之间的关系,并加以某种形式的数量化或生物效应化,即确定热与生物效应或治疗效果对应的热剂量或热参数是亟待解决的又一课题。
4.加强临床的横向研究
在热疗的临床研究中,多数患者都是晚期肿瘤,能完成整个治疗计划病例相当有限,使经验交流和资料总结困难。因此,要获得有说服力的热疗和放疗或化疗配合的治疗结果,今后有必要进行多单位的横向联合,多做些有计划的前瞻性研究,以确立热疗在肿瘤治疗中的作用。
第三节 肿瘤的光动力治疗
光动力治疗已有110多年的历史,从1898年Moller报告可见光对某些皮肤病的治疗有重要作用,1900年Raad发现用吖啶橙染色以后的草履虫对光有敏感的现象。1903年Tapenier和Jasionek用伊红作为光敏剂,试图治疗人类的肿瘤,1909年Hausman第一个描述了光动力学的作用,1924年Policard第一个认为卟啉在人和动物肿瘤中的诊断价值,1942年Auler和Bager报道了血卟啉用于3例头部肿瘤的病人并通过动物试验证明卟啉对恶性肿瘤的亲和性。1955年RassMussen-TaxdaLL用500~1000mg大剂量血卟啉给11例肿瘤患者静脉注射,其中8例观察到红色荧光反应。1961年Lipson将血卟啉用化学处理制成血卟啉衍生物,进一步提高了肿瘤中的荧光效应和杀伤能力,大大减少了血卟啉的剂量,每千克体重只用2.5~5mg即可达到诊断和治疗目的。
1966年Lipson对121例恶性肿瘤可疑患者进行检查,恶性肿瘤患者均可见到红色荧光,其中特别有意义的是14例患者活检为阴性,而血卟啉荧光检查为阳性,在荧光处重新取活检,证实有恶性变,对13例活检诊断为良性宫颈病变,但是在显示红色荧光处取活检,10例有异常增生,1例为慢性炎症,说明光动力疗法对癌前期也有诊断价值。60年代Schwarty制备了光动力学更好的血卟啉衍生物-血卟啉醋硫酸盐,即为沿用至今的HpD(Hemalopaphyrin Dirivative),1968年Gregorie等人报告了对226例恶性肿瘤病人的诊断结果。检查的癌瘤包括乳腺癌、宫颈癌、喉癌、肺癌、基底细胞癌、皮肤鳞癌、食道癌及黑色素瘤、视网膜母细胞瘤等。173例恶性肿瘤中,132例(占76.4%)可以看出典型的红色荧光,其中18例假阴性已证明是由于技术原因造成的,53例良性肿瘤有12例可以看到弱荧光,为假阴性。
1974年光动力学治疗的先驱,美国的Dou-gherty以HpD为光敏剂,和红光相结合,对乳腺癌、子宫癌、基底细胞癌、鳞状上皮癌、恶性黑色素瘤等十几种恶性肿瘤进行诊治,收到良好效果。1980年以后,日本东京医科大学早田义博、加藤等人报道用燃料激光器为治疗光源,治疗早期肺癌、胃癌和食道癌,两周内全部杀死癌细胞,取得满意效果。到目前为止,光动力技术不断取得进展,光敏剂从HpD发展到双血卟啉醚(DHE),光源已由普通光源发展到特定波长的激光。激光器种类也不断更新。这种光动力疗法是用一种药物,两种波长的激光,既诊断又治疗,毒副作用少,效果明显,可谓一举多得。
我国是在70年代末(1978年)由西安首次报道了用荧光素纳光敏剂、氦镉激光照射做肿瘤定位诊断,早期宫颈癌、食道癌、胃癌并将激光通过光导纤维引入了胃内。北京在1981年由北京制药研究所研制成功了国产的HpD,并成功治疗1例眼睑癌,同时扬州生物制品厂也制出了HpD,国家科委、卫生部给予了高度重视,组织了北京、上海、扬州、西安等地的专家成立了“六五”、“七五”攻关组,专门从事HpD和PDT的实验和临床研究,对该技术在国内的推广应用起到了关键性的作用。近年来我国报道了用PDT治疗各类疾病数千例,除癌症外在皮肤的鲜红斑痣、眼底血管病等治疗中积累了大量宝贵的临床经验,基础研究方面也取得了深入的、可喜的成果,PDT这一治疗肿瘤的方法已在全国逐步普及。笔者在这一领域里的临床和基础进行了许多研究和探索,认为PDT对有腔道的空腔脏器,不失为一种有效的综合治疗方法。
光动力疗法的概念:肿瘤光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT),又称光化学疗法,是指利用光敏药物选择性地吸收并潴留于肿瘤组织,经特定波长的激光照射发出特征性荧光用于诊断,另经特定波长的激光照射诱发化学反应,以杀灭肿瘤细胞而正常组织不受损伤的一种肿瘤诊疗技术。它是一种集光学、信息学、生物化学和生物医学等多学科现代技术于一体的医学新技术。
一、PDT治疗必须具备的条件
光动力疗法的三要素是光敏剂、光源和氧。由于PDT是在活体上进行的,活体组织又是含氧的,所以在临床实际工作中对PDT的主要影响因素是光敏剂和照射光。
(一)光敏剂
光敏剂是能吸收和重新释放特殊波长的卟啉类分子,具有四吡咯基结构。目前已有四种光敏药物获得美国食品与药品管理局(FDA)的批准,即Photofrin、Visudyne、5-氨基酮戊酸(5-ALA)和Foscan。
第一代光敏剂有HpD、二血卟啉酯(DHE)或Photofrin。Photofrin是第一个被批准应用的光敏剂,静脉注射后,组织分布最高在肝,其后依次为脾、肾上腺、膀胱、肾和皮肤,在肿瘤、皮肤以及网状内皮系统包括肝脾等器官内存留时间较长。从肿瘤内清除较正常组织为慢,最大的肿瘤/正常组织浓度比为48~72h。Photofrin已在美国、加拿大、法国、荷兰、德国、英国、日本、韩国等十多个国家获得政府药监部门批准,可分别用于食管癌、肺癌、膀胱癌、宫颈癌与皮肤癌等空腔器官的某些类型肿瘤病人的常规治疗。
第一代光敏剂有不少缺点,因为不能充分地被光转为细胞毒性物质,需光照时间较长以及持续较长时间的皮肤光敏反应。例如,Photofrin仅呈中度活性,因为激活其所需波长的激光穿透力较差,而且在此波长下吸收带较弱,能量从光转移到细胞毒性产物的有效率仅0.5,因此其作用深度0.5cm,而其皮肤光敏性可持续几周。
第二代光敏剂包括5-氨基酮戊酸(5-ALA)、mTHPC、初卟啉锡、亚甲基蓝和亚甲苯蓝及苯卟啉衍生物等。第二代光敏剂部分的克服了第一代光敏剂的缺点,表现为光敏期短,作用光波的波长较长,因而增加作用的深度,产生的单态氧也较多,对肿瘤更有选择性。
5-ALA为血红素的前体,本身不是光敏剂,没有光敏活性。可口服,在体内经一系列酶促反应转化为光反应性原卟啉Ⅸ衍生物(PPⅨ),代谢旺盛的肿瘤细胞吸收ALA明显增加,产生大量的PPⅨ,并蓄积在细胞内,经激光照射后发生光动力反应,杀伤肿瘤细胞。由于ALA本身是正常细胞的成分,毒性很低,但穿透力只达0.3~0.5cm,主要用于非肿瘤疾病和表浅肿瘤的治疗。
国产CDHS801制剂属国内首创,也属第二代光敏剂,目前正在申请专利。主要成分为脱镁叶绿三酸的钠盐及其聚合物,具有卟啉环结构。剂型为口服肠溶胶囊。保存方式为-4℃以下避光保存。波长为650nm的半导体激光器激发。
另外国产的癌光啉、血卟啉单甲醚、叶绿素光敏剂CPD-4等,在PDT治疗中也显示良好效果。
最新第三代的光敏剂Foscan最近已通过美国FDA、欧洲CE认证。其穿透力达到约2cm,波长652nm。
光敏药物与化疗药物不同。光敏药物进入人体后,在不同的组织中很快形成不同的浓度分布,然后又以不同的速率下降,并在数天后大部分排出体外。摄取了药物的人体组织,如果没有受到光的照射就不会引发光动力反应、产生细胞毒性。即使受到了光的照射,只要光的波长、辐射量或组织中的药浓度未达到一定要求,细胞也不会受到大的损伤。必须和专用的光动力激光治疗机联合使用才能产生治疗效果。一般化疗药物的作用原理则完全不同,他们进入人体后无须外加条件和专用设备便具有细胞毒性,不但杀伤癌细胞,对许多正常器官和细胞也有不同程度的损伤,是一种全身性的毒性作用。
(二)光源
光源是启动PDT的能源,只有在特定波长光的照射下,才能使光敏剂发生光动力反应,在无光照的情况下,即使其他条件都存在,也不会发生光致敏化现象。
照射光常采用可见红光,照射光的波长正确性、输出稳定性和投照可靠性也是决定治疗效果重要的可控因素。目前常用630nm或650nm的光。光照时间与光敏剂吸收光能力和光传递能量给氧的效力有关。目前在肿瘤光动力治疗中临床常用的激光器有:氮离子泵浦燃料激光器、铜蒸汽泵燃料激光器、金蒸汽泵浦燃料激光器、氩离子泵浦染激光器等,但这些机器大都具有笨重,出光性质不稳定和光纤耦合较困难等不可克服的缺点。近年来630nm半导体激光器的问世,弥补了这些缺陷,它小巧、性能稳定、功率高(2W以上),可和各种光纤紧密耦合,是目前公认较好的光动力治疗的光源。
(三)有氧环境(微环境)
氧的存在是PDT作用中不可缺少的条件。研究表明,当PDT中的组织氧耗大于一定速率时,组织不能及时从循环系统中补充氧,组织中的氧浓度降低,单线态氧的产率降低,PDT的杀伤效率也随之降低,称之为PDT的氧效应。其原因是大多数光敏剂特别是卟啉类衍生物主要通过PDT的Ⅱ型反应起作用,对缺氧的耐受性差。Langmack等发现激发光的波长、光能量和功率等都能影响局部组织的氧浓度;在相同条件下,间断照射的效果明显优于连续照射,可能是连续照射的组织氧耗过快,氧的补充跟不上。
二、PDT治疗肿瘤的基本原理
光动力疗法的作用基础是光动力效应。在光化学反应中,有一种分子只吸收光子,并将能量传递给那些不能吸收光子的分子,促使其发生化学反应,而本身则不参与化学反应,恢复到原先的状态,这种分子称为光敏剂。
1961年Winkelmen等人认为HpD被吸收后积存于细胞的可溶部分,而不在细胞膜、核或线粒体等处;而Schothorst则在1971年说可能是膜蛋白中的氨基酸受到光的氧化后使膜的渗透作用增加,这个假说获得了Kessel和Dougherty等人的支持,认为被激光激活的HpD所产生的光毒作用位于细胞表面;七十年代多数学者研究证实了细胞膜不单是HpD的主要潴留处,而且是光敏反应的主要部位。1976年Weishaupt等报告用620~640nm光辐射含有HpD的癌组织时,在能量转移过程中,由光动力学作用产生单态氧,这种单态氧对细胞有毒性,达到一定浓度时可以破坏癌细胞。