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详细信息
激光光动力的肿瘤靶向治疗
来源于:  发表时间:2013-3-6

激光光动力的肿瘤靶向治疗

刘端祺,刘慧龙  (北京军区总医院肿瘤中心,北京东城区南门仓5号,100700)

激光光动力学疗法(photodynamic therapy, PDT)是近20余年发展起来的比较独特的靶向治疗肿瘤的新方法,在经过异端的低谷徘徊后,近年又有迅速发展的趋势。目前,日本、美国、中国、加拿大、意大利、德国、英国、荷兰及挪威等国开展较好。随着内镜技术的发展,内镜装置的更新,以及光敏剂的改进和激光发生器的半导体化、电脑化,使操作更容易,患者的顺应性更强,适用范围更广,为PDT在体表肿瘤、呼吸系统、消化系统、泌尿生殖系统等腔道肿瘤的应用开辟了广阔天地。

一般认为PDT是利用特定波长的激光激活组织内滞留的光敏剂,与组织内的分子氧发生作用,产生化学性质很活泼的单态氧及一些活泼的自由基,这些产物与生物大分子发生作用,破坏细胞和细胞器的结构与功能,从而杀伤细胞,达到靶向治疗的目的。由于肿瘤组织中的光敏剂代谢速率低于正常组织,所以相同波长和能量的激光照射只对肿瘤细胞有杀伤作用,正常组织细胞受到的影响很小。因此,PDT区别于放疗、化疗及手术治疗的最大优点在于,对肿瘤周边和正常组织基本无损害,对全身也无影响。

、光动力学反应

光动力学治疗是利用光敏剂和相应波长的照射光引起的光动力学反应,在有氧的情况下产生化学性质非常活泼的单态氧或某些活泼的自由基,与肿瘤组织和细胞内的脂质、氨基酸、核酸等多种生物大分子发生作用,引起细胞和组织的功能障碍和结构损伤,杀伤、破坏肿瘤细胞,引起肿瘤细胞的坏死或凋亡,达到治疗目的。这种反应的基本原理如下:

 可见光是波长360760nm的电磁波,特定波长的光子具有一定的能量。光敏剂分子(Sen)受到相应波长的可见光(hn)照射,吸收光波能量,从基态转为激发态,因其电子自旋多重性的唯性,这种分子在磁场中只有个能阶,故成为单线态的激发态(Sen1)

Sen hn ® Sen1

处于单线态的激发态光敏剂分子寿命极短(常以纳秒计),往往来不及与周围物质发生反应,就自行转入另一种激发态,这时分子中由两个不成对电子分占两个轨道,在磁场中有三个能阶,故称为三重态的激发态(Sen3)

Sen1 ® Sen3

三重态的激发态光敏剂分子的能级略低于单线态的激发态,其寿命很长,有的可达数毫秒,容易与周围环境中的多种物质发生反应,释放能量,而本身则回到稳定的基态,在光动力学治疗过程中光敏剂主要是在这种状态中起作用。

激发态光敏剂(Sen1)对生物组织的光敏损伤过程有两种作用机制:

1.1  型损伤机制:激发态光敏剂直接与周围环境的某些底物分子(A)起作用,将电子转移给底物分子或从底物分子提抽一个电子,使底物分子形成带阳电或阴电的自由基对(AA),而起到生物损伤效应。即

Sen1® Sen + A

Sen1® SenA

2.  II型损伤机制:生物组织常含有丰富的氧,天然的氧分子处于一种稳定的能量状态,称为基态氧。如激发态光敏剂先与组织中的基态氧分子发生反应,通过能量传递使氧分子的电子能量转入激发状态,形成活泼形式的单线态氧分子,单线态氧则与周围的生物大分子发生氧化作用,损伤生物组织。即

Sen1O2 ® SenO21

在生物组织中,上述两种机制可同时发生或相互竞争,究竟以哪一型机制为主,取决于光敏剂与肿瘤及其宿主内环境中多种因素的相互作用,如光敏剂分子周围存在的化学物质的性质和浓度、氧分子浓度、能量传递给氧的效率、周围化学物质对单态氧的敏感程度、周围环境的极性和PH值等。

据研究,激发态卟啉类光敏剂的光动力学作用主要是通过II型机制产生的单态氧起作用,但可能也有羟自由基、超氧阴离子、过氧化氢等活性物质参与。其作用部位多在细胞内的膜系统,如线粒体、溶酶体、高尔基氏体等。单态氧与其它分子可以发生两种化学反应,种是与其它分子发生氧化或过氧化反应,另一种是单态氧将激发能传递给其它分子成为激发态而本身回到基态,这一现象称为淬灭。许多自由基的化学性质都非常活泼,可相互发生化合反应,如自由基与其它物质的过氧化反应、歧化反应等。

在上述I型和II型初始反应基础上,还可进一步发生各种继发性的化学反应,产生系列新的活性物质,单线态氧的寿命极短,通常在细胞内不超过0.6ms,扩散距离不到0.07mm,这个距离仅相当于10层真核细胞膜的厚度或一层大肠杆菌细胞壁的厚度,但足以破坏其邻近的蛋白质、脂质、核酸等重要成分,引起细胞的功能障碍和结构损伤,表现为凋亡或坏死。激发态的分子也可以光子的形式释放能量即发出荧光回到基态。观测光敏剂的荧光,可以了解各种光敏剂在体内外各种组织或细胞内的存在、分布和含量,这一现象在临床上可用于肿瘤定位和诊断,具有重要的实际意义。

二、PDT治疗肿瘤的机理

() PDT杀伤细胞的作用机理

许多研究表明细胞的细胞质膜和线粒体是细胞对PDT最敏感的细胞器,但其它细胞器如溶酶体、内质网、微管、核糖体、细胞核等也都可能受到损伤破坏。细胞的死亡可能是多种损伤的最终结果。 

PDT反应产生的单线态氧,很容易与蛋白质中的半胱氨酸、蛋氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸等氨基酸残基以及脂质中的不饱和脂肪酸和核酸中的鸟嘌呤发生作用;PDT初始反应的光氧化产物还可以继发引起肽链内、肽链间及DNA-蛋白质的交联,从而引起细胞的膜损伤、酶失活、受体丧失、细胞骨架破坏、能量代谢降低、细胞内运输中断、损伤修复能力丧失、不能增殖等一系列改变,最终导致细胞死亡和组织破坏。

()PDT杀伤肿瘤的体内作用机理

光动力学治疗的疗效虽已肯定,但关于它的确切机理,至今仍未做出个能被普遍适用、得到公认的详尽的解释。就肿瘤本身而言,实体肿瘤本身的许多因素可能影响PDT治疗的效果。肿瘤组织不是单纯和均一的肿瘤细胞群体,除肿瘤细胞外,还有间质、血管、炎症细胞等多种成分,都可因PDT作用而发生改变,又可互相发生影响,肿瘤的坏死、破坏是各种因素作用的共同结果。

光动力学作用的效率取决于光敏剂的种类、生物组织的类型和生物学特性、组织含氧的程度以及光敏剂与肿瘤组织结合的状态等多种因素。尽管许多资料已经表明,单态氧是光动力学效应的决定性因素,但在体内条件下测定单态氧的浓度和效率极为困难。

1  光敏作用对微血管和血小板的影响  越来越多的证据表明,肿瘤内微循环损伤后的缺血缺氧,可能对光动力作用引起的肿瘤细胞坏死起关键作用,其意义可能大于对肿瘤细胞的直接杀伤作用。有报道大鼠皮下接种的膀胱癌于PDT10分钟血流明显减少,小鼠肿瘤HpD-PDT小时内氧电极测定显示组织内缺氧,阻断小鼠肿瘤或下肢、尾、大鼠肛门的血运后再做PDT,发现PDT作用显著降低或完全不能引起坏死。提示光动力学治疗对肿瘤组织中微血管和微循环的损伤作用,对于肿瘤细胞的最终死亡有着非常重要的影响。通过电镜直接观察人膀胱癌、小鼠正常皮肤和小鼠脑,Chopp等发现在PDT后都迅速出现血管损伤,特别是内皮细胞损伤,血管周围迅速出现水肿。PDT后微循环改变为:微血管变细-微血管扩张-血细胞聚集,血流缓慢-血流完全停止。关于血管损伤和微循环障碍,还需要考虑到血小板的影响。在许多情况下,内皮细胞损伤或血小板破坏都可能启动血管内凝血过程;血小板的光敏激活可能就与内皮细胞损伤有关,同时在微循环障碍中起重要作用,两者之间也可能互相影响。这一作用的确切机理和意义需要进一步深入研究。

2  光敏作用对肿瘤细胞的直接影响  早年对宫颈癌诊断的研究中,人们通过肉眼观察到机体注射血卟啉后肿瘤部位发生荧光,与周围正常组织分界明显,许多体外培养细胞的实验也显示血卟啉衍生物(HpD)选择性进入肿瘤细胞内,被光激发而杀伤肿瘤细胞。肿瘤细胞的坏死常出现在肿瘤细胞微循环改变之后,故认为肿瘤细胞的坏死是肿瘤微循环受损的一种继发性改变。但也有实验研究提示,在体内条件下,PDT对肿瘤细胞有一定的杀伤作用。PDT引起的肿瘤细胞凋亡最早由Agarwal报道,随后许多学者在体外培养的或体内的肿瘤细胞中也观察到细胞凋亡的现象,并发现细胞凋亡是PDT作用的早期重要变化,并发现了许多引起细胞凋亡的相关因素,如Ca++、神经酰胺、表皮生长因子、肿瘤相关基因等的作用。

3  光敏作用对肿瘤其它成分的影响  肿瘤组织中,间质占相当大的比例,对肿瘤细胞的代谢和生长有重要影响。但有关PDT对肿瘤间质影响的研究还不是很多。肿瘤间质对于物质扩散、运输和新生血管的形成都有重要影响,有实验表明,光敏处理彻底破坏肿瘤的瘤床间质,对于防止肿瘤残留或复发很重要,这就提示间质PDT损伤在肿瘤光敏杀伤机理中的作用不容忽略。肿瘤组织中常有数量不等的各种免疫细胞存在,PDT可使人的中性粒细胞迅速失去运动能力,肿瘤周围巨噬细胞、粒细胞增多,大量钾离子外渗,琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、胱氨酸脱氢酶失活,继而酸性磷酸酶也失活。粒细胞受损后释出的氧自由基可能损伤邻近的内皮细胞,释放出的蛋白酶、弹性蛋白酶、胶原酶也可能破坏近旁的结缔组织和血管基底膜。肥大细胞对PDT很敏感,释放出的组织胺是一种很强的血管活性物质。巨噬细胞比肿瘤细胞摄取更多的光敏剂,光照后可引起严重的损伤。 

总之,PDT破坏肿瘤的机理非常复杂,至今还无法提出种能被普遍接受、对各种现象都能做出圆满解释的完整理论。但多数学者认为,在光动力学治疗杀伤肿瘤的过程中,主要是先引起微血管的功能障碍和结构损伤,由于局部的微循环障碍和缺血缺氧,导致肿瘤细胞的继发死亡;但这并不排除PDT对肿瘤细胞有定的直接作用。

()激光发生装置及光敏剂

1  激光发生装置  光动力学治疗的效果,应是实际吸收的光能量与组织内所含的光敏剂、氧分子共同作用的结果。光照条件是否得当,对于疗效的影响至关重要。光照射到生物组织,会发生反射、折射、透射和吸收等现象。各种生物组织和器官因结构、成分、均匀程度等不同,它们的光学特性常有很大的差异。在临床治疗中,通常只知道照射光的功率,从而推算出它的功率密度,对被照射组织吸收的光能只能大概估计;加上肿瘤和机体许多因素的影响,如肿瘤表面被覆物的厚度、局部乏氧程度和肿瘤宿主的各种运动(呼吸、心搏动、胃肠蠕动)等,对同类型的肿瘤,以同样条件的光动力学治疗,结果很可能不相同。有些情况下,虽然所用照射光的剂量很大,但相当大一部分光被肿瘤表面的坏死物和分泌物遮盖,没有被吸收,从而直接影响治疗效果。在实际工作中,常常通过调整照射光的功率、照射的时间以及光斑的大小三个参数来掌握照射条件。

在肿瘤光动力学治疗中临床应用较多的激光器有:氮离子泵浦染料激光器(630 nm)、铜蒸汽泵浦染料激光器(630 nm)、金蒸汽泵浦染料激光器(627.8 nm)、氦氖激光器(632.8 nm)KTP倍频的NdYAG激光器(532 nm)和氩离子激光器(488 nm514 nm)等。目前正在研制的新一代光敏剂,吸收峰多在650 nm以上,有的甚至超过700 nm,需要研制波长与之相匹配的激光器,其中半导体激光器因其体积小、效率高、性能稳定、操作简单,最受重视。目前只有少数国家能够生产功率足够大的半导体激光器(2000-3000mW)供光动力学治疗之用,因其价格昂贵,推广应用难度较大。近年来,我国已有少量半导体激光器进口,我们试用一年来,感到操作简单、安全、便捷,给PDT治疗带来了极大的方便。目前,适于PDT治疗的国产半导体激光发生器也正在研制过程中。

2  光敏剂  光敏剂是光动力学治疗的基本要素之一。现已发现具有光敏特性、可引起光动力学反应的化学物质多达百种,但寻求真正适合于临床应用的光敏剂却非常困难。

光敏剂血卟啉衍生物在可见光范围内有402507540573642 nm五个吸收峰,其中对波长402 nm的光吸收最强,但这波长的光穿透生物组织很浅;相反,虽然对624 nm的光吸收最差,但因血液中红细胞的血红蛋白等成分对>600 nm的红光吸收很弱,有利于红光穿透到组织较深的部位,所以临床上大多采用红光照射进行治疗。

光敏剂的发展大致经历了以下几个阶段:

(1)20世纪初到20年代,发现了某些染料和粗品血卟啉的光动力生物作用。

(2)20世纪20年代至40年代,发现某些粗品血卟啉在新生组织中的动态聚集和在一定波长作用下产生桔红色特征发射荧光。

(3)50年代,临床开始应用粗品血卟啉对恶性肿瘤做荧光定位诊断。

(4)60年代,为提高粗品血卟啉的肿瘤定位作用,研制成功了血卟啉衍生物(hematoporphyrin derivative, HpD),开始应用HpD对恶性肿瘤进行荧光定位诊断,并观察到HpD对人恶性肿瘤的光动力损伤作用。

(5)70年完成了HpD光动力抗肿瘤的动物实验并向临床应用过渡。

(6)80年代,在探索改进和推广HpD肿瘤荧光定位诊断和光动力治疗的同时,初步阐明了HpD的化学组成和肿瘤光动力生物活性成分。国外光敏素II的问世,我国研制成功相当于HpD和光敏素II的两种组成成分不同的HpD,并独立研制成功新型血卟啉光敏剂癌光啉(PsD-007)。上述药物均系复杂的混合卟啉制剂,80年代后期,光动力抗肿瘤新药的重点转向了在红光区具有高吸收度的单体化合物。

由于肿瘤荧光定位诊断和光动力治疗分属两个不同的研究体系,今后将分别研究独立的肿瘤荧光定位诊断试剂和光动力治疗新药。临床上比较理想的光敏剂,应当具备或基本满足下述多方面的要求:

(1)是化学结构明确的单物质,在水溶液中能较好地保持单体状态而很少聚合;

(2)单线态氧量子产率高,三线态寿命长;

(3)性质稳定,不易发生淬灭;

(4)光对组织的穿透深度大,光的吸收峰位于波长偏长的红光或近红外区;

(5)肿瘤组织的选择性吸收好,滞留时间长;但在体内存留时间短,代谢清除快;

(6)使用安全,毒性低微,副作用少,无致癌、致突变、致畸作用;

(7)稳定性好,便于长期保存;

(8)制备工艺简单,生产成本低廉。

目前临床上实际应用的HpD还远远不能满足这些要求,这也是制约PDT发展的重要因素。可以预计,理想的激光光敏剂的产生,必将大大推动PDT事业的发展。

3  光敏剂临床应用近况

(1)传统光敏剂血卟啉衍生物:目前国际上广泛用于临床的光敏剂主要是血卟啉衍生物(HpD,商品名Photofrin I)和它的精制物光敏素II(Photofrin II)。我国自行研制的HpD制剂也已正式上市。HpD是血卟啉(Hematoprophyrin)经醋酸处理后,再经碱性水解制成的一种复杂的混合物,含有血卟啉(Hp)、乙烯基次卟啉、原卟啉(Pp)、二血卟啉醚(DHE)等十多种化学物质,一般认为DHEHpD的有效成分,但也有人提出Hp的二聚体或三聚体是HpD中的主要有效成分。在水溶液胶体中,HpD的毒性很低,无致突变、致畸变和致癌作用。由于HpD的亲肿瘤性,给予外源性HpD后,可选择性分布并滞留在肿瘤组织中,在适当光的照射下可发出肉眼可见的红色荧光,用于标记和诊断肿瘤;以红光照射后可激活HpD,产生治疗作用。

HpD制剂也存在明显的缺点:它是多种化学成分的混合物,生产工艺不够稳定,不同厂家,甚至同一厂家不同批号的产品之间,各种成分的含量和比例也可能有明显差异;肿瘤的选择性吸收不够强,肝、脾、肾、肺等正常器官内的浓度高;体内存留时间长,患者至少需要避光个月以防止光敏副作用;④HpD在人血清中的五个吸收峰中,以624 nm的红光吸收峰值为最低,不利于激发产生大量的单态氧来杀伤肿瘤。尽管如此,由于历史原因,HpD及其提纯物光敏素 II至今仍是临床上常规使用的光敏剂。学者们仍在继续对其进行深入研究,期待能明确其有效成分,进行提纯。此外,也常常以它作为评价和选择新型光敏剂的参照物。

(2) 新型光敏剂:为了进步提高光动力学治疗的疗效,人们正在积极寻找或研制新的光敏剂,目前比较受人关注的候选药物有卟啉类、叶绿素类、酞菁类以及它们的衍生物等,此外,5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acidALA)也以其独特的性能引起了许多研究者的注意。鉴于对HpD等混合卟啉制剂的化学组成及肿瘤光生物活性成分研究进展缓慢,近年来将光敏剂的研究重点转向了在600700 nm波长处,吸收系数比HpD约高一个数量级的新型光敏剂。我国除现有的HpD外,还独创了癌光啉(PsD-007)和从蚕砂中提取的叶绿素CPD-4两种新光敏剂。

新型卟啉类:如四羟基苯卟啉(tetra-hydroxyphenyl -porphyrinsTHPP)及苯并卟啉衍生物,加拿大和美国临床试用苯卟啉单酸环A衍生物(benzoporphyrinderivative mono-acidring ABPD-MA),以脂质体结合的形式,用药剂量0.150.5 mg/kg,以690 nm激光照射25150J/cm2,试用于人皮肤肿瘤的治疗,已取得较满意的疗效。此外,第二军医大学研制的的癌光啉,其肿瘤的光生物活性至少不低于光敏素II,而明显高于HpD,对正常组织的光毒作用则远低于光敏素IIHpD。后来又改进研制成功的血卟啉单甲醚,是种单体卟啉,化学纯度达98%,初步临床试用作用显著,毒副作用低,机体清除较快,避光时间缩短,可能有良好的应用前景。

 ②叶绿素类:这类光敏剂是植物叶绿素的衍生物,较重要的有以下几类:单天冬氨酞二氢卟啉(monoaspartyl-chlorinMACE,又名Npe6)、脱镁叶绿素甲脂一酸(pheophribide aPhd a)、红紫素(purpurins)、四-(m-羟苯)二氢仆吩(tetra-m-hydrophenyl-chlorinTHPC)。浙江省中医药研究院从中药蚕砂中(蚕吞食桑叶后排出物)提取制成的叶绿素光敏剂CPD-4,机体吸收快,排除迅速,吸收峰波长为565 nm,可以口服,经临床试用,显示对肿瘤荧光诊断和光动力学治疗都有显著效果。

 ③金属肽菁类:又称肽花菁或四苯并四氮杂卟啉,由多个四吡咯环单位构成的大环,中央还可以配位一个金属原子形成金属肽菁。其特点是理化性质稳定,在红光区的吸收系数较HpD1050倍,目前锌肽菁已进入临床试验。

④ 5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acidALA):与传统概念的光敏剂不同,本身不是光敏剂,没有光敏活性。ALA是机体许多细胞的正常成分,是血红素的前体,经ALA脱水酶及其它一系列酶促作用,生成具有强光敏作用原卟啉IV(protoporphyrin IVPpIV)。在正常情况下,机体通过负反馈调节机制严格控制ALA的合成,如给予大量外源性ALA,代谢旺盛的肿瘤细胞吸收ALA明显增加,产生大量的原卟啉IV,并蓄积在细胞内,经激光照射后发生光动力学反应,杀伤肿瘤细胞。由于ALA本身是细胞的正常成分,毒性很低。ALA的半衰期短,般在36小时原卟琳IV的浓度达到高峰,24小时后各器官已很少显示原卟啉IV的荧光。

()PDT在肿瘤诊断中的应用

1  诊断方法  患者先做光敏剂皮肤划痕试验,无过敏反应者可静脉给药,HpD的用药剂量为5mg/kg体重,光敏素II23mg/kg体重,静脉滴注,也可将二甲基亚砜和HpD14混合涂于病变部位,122448小时后用氪离子激光、氩离子激光或He-Cd激光照射病变部位。通过黄色滤光片观察病变部位的荧光情况进行诊断,为了克服人眼亮度微差阈和色度微差阀的影响,可以采用图像增强系统和荧光光谱分析系统。

2  激光光源  常用于诊断的光源有氪离子激光、氩离子激光、氦镉(He-Cd)激光、氮分子激光等。

3  荧光放大装置和光谱分析装置  由于肉眼观察荧光敏感度低,也缺乏客观指标,加上辨色能力的差异,容易产生误差。因此,用激光HpD诊断恶性肿瘤时,可用图像增强器将图像放大6万倍,荧光放大后,可减少误差,提高诊断率。荧光光谱, 分析系统将含有肿瘤的荧光送入单色仪进行分光,经过光电倍增管将光信号变成电信号,加以放大,然后用记录仪将光谱曲线记录在纸上,进行光谱分析,用这种方法可以测出从600nm700 nm波长范围内荧光光谱曲线积分中显示出HpD的特征荧光强度。同正常区域的峰值相比,肿瘤区为12.5倍,糜烂区为4.5倍以上,用这种方法,可以发现早期胃癌和支气管肺癌。

()PDT治疗肿瘤:

1  治疗方法   

(1)给药方法:可以经静脉、动脉注射给药,也可行肿瘤组织内注射或肿瘤表面敷贴给药。

① 静脉注射:先以皮肤划痕法作过敏试验,阴性反应者可静脉注射给药。HpD可按2.55.0 mg/kg 体重给药,加入5%葡萄糖液250500ml中,稀释后慢滴。患者在注射药物后应避光,4872小时后可选用405 nm波长的激光对肿瘤局部照射,进行荧光诊断,然后根据肿瘤的大小及部位选用合适的激光进行照射。② 动脉给药:根据肿瘤的血液供应,选取其主要动脉,顺行或逆行注药,用药后24小时进行照光。③ 肿瘤组织内注射:稀释HpD0.5%溶液,在肿瘤组织基底多点注射,让HpD浸润肿瘤组织中,注射药物后1小时可照光。体表、粘膜外生性肿瘤可采用此法。④ 肿瘤表面敷贴:用HpD原液纱布敷贴溃疡或浅表病灶,34小时后局部照射,对浅表性皮肤癌效果好。

(2)照射剂量:各种不同脏器的不同肿瘤的照射剂量仍在探察研究中。照光功率密度般为100250 mW/cm2,能量密度为100500 J/cm2,视肿瘤的类型、大小、部位等具体情况而定。但由于器官不断运动和表面皱褶的影响,保持能量均匀很困难,计算照光能量方法较复杂,详见下表。

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肿瘤厚度(cm)    mW/cm2    J/

——————————————————

< 0.5          200        400

0.51.0       300        480

1.01.4       400        720

>1.5 cm        用针刺插入照光

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穿透深度估计:根据报道支气管肺癌照光剂量为495J/cm2(330mW25分钟),照光后手术切除肿瘤,发现肿瘤组织深度在3 cm以内有明显的退行性变化,正常组织无此改变。因而认为630 nm的红光对肿瘤组织的光化作用深度约为3 cm。照射前需对肿瘤表面的粘液、污物、血液和坏死组织进行清除,临床观察,PDT治疗后很难达到上述厚度的疗效,原因很多,但肿瘤表面的不洁将极大地影响PDT治疗的有效深度。

(3)照射方法:根据肿瘤部位、形状及大小选择不同的照射方式。分野照射:用于体表肿瘤,要求使肿瘤病灶全部被照射,不可遗漏病灶。分野照射可以先后进行,也可多条导光纤维多光斑同时进行。组织间穿刺照射:巨大肿瘤或带蒂肿瘤光穿透能力差,不能深入肿瘤病灶深部,可选择肿瘤基底部,分多点穿刺插入柱状光纤,每点相隔1.01.5 cm,进行组织间照射,使肿瘤基底在照光后坏死。配合内镜照射:用于内腔器官如气管、支气管肺癌、食管癌、胃癌、大肠癌及膀胱癌等。

(4)导光纤维的选择:根据不同病灶,选用最适用的导光纤维。点状光纤:适用于体表癌及堵塞管道的肿瘤。扩束光纤:带放大镜头,可扩大照射范围。柱状光纤:可插入肿瘤组织中进行照射,包括直接插入和套针插入两种,适用于块状肿瘤或较深部的肿瘤。球状光纤:可以向四周发光,适用膀胱癌、鼻咽癌。

2  适应证  基于前述PDT治疗原理,它应当对所有肿瘤都有效,实践证实确实如此。文献报道中无论是低分化癌或者是高分化癌、腺癌或鳞癌,尚未发现有哪种类型的肿瘤对PDT完全不起反应。从肿瘤的生长部位来看,目前主要用于皮肤外生殖器肿瘤、眼、鼻腔、口腔等腔道肿瘤和内镜能够到达激光能够导入的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的恶性肿瘤。早期肿瘤可得到根治,晚期肿瘤可得到改善症状的姑息疗效。按病理分类,PDT适用的肿瘤类别有基底细胞癌、移行细胞癌、腺癌、粘液表皮样癌、小细胞未分化癌、腺样囊腺癌及肉瘤等。

激光配合内镜,对腔道粘膜癌可做出诊断、治疗,避免了开胸、开腹手术而得到治疗,特别是对于年老体弱、心、肺、肝、肾功能不全、凝血机制障碍等不能接受手术的患者更是一种较好的治疗手段。应当强调的是,对大多数肿瘤患者而言,有手术机会者应尽量手术切除,对于已有深度浸润或远处转移的肿瘤,不宜单纯采用PDT,而应进行综合治疗。

3  PDT后组织学改变

(1) 肉眼所见:皮肤肿瘤照光后,约46小时后,局部充血、红斑样变,逐渐出现水肿、水泡,溃疡处有渗液外溢现象,如重复照射可致反应加重,组织坏死、溃疡形成。数日后溃疡面形成棕色痂皮,约1个月后溃疡基底新生上皮逐渐形成,痂皮脱落。腔道粘膜上皮病灶照光后当日产生局部肿胀,第2日可见白膜形成,重复照光后坏死白膜增厚,形成较厚湿痂皮,大约3周后逐渐脱落,新生粘膜形成。

(2)光学显微镜下改变:PDT 24小时后,在肿瘤深部可看到微血管出现弥漫性损伤,微血管和小血管高度扩张,血管附近大量中性粒细胞和淋巴细胞浸润。96小时后肿瘤细胞膜破裂,细胞浆溶解,细胞核呈浓缩小点状或棒状。大部分角化区可见大量核碎片和中性粒细胞,与放射治疗后癌细胞改变很相似。但PDT与放疗不同,直接照光及散射照光的癌组织内,癌巢的退行性变化完全一样,癌巢退行性变在中央部分明显,癌巢表面、边缘部位残留的癌细胞明显多于中央部位;在没有癌细胞浸润的组织内,没有退行性变。

(3)电子显微镜下的改变:大量毛细血管内皮细胞高度肿胀,毛细血管内皮细胞微窗孔增宽或内皮细胞断裂,红细胞和血小板从中逸出,部分毛细血管内皮细胞仅剩下一些坏死后的残迹,肿瘤细胞为可见线粒体肿胀,灶性空化,细胞核的基质轻度凝集。

4.  PDT的疗效标准  19846月全国激光血卟啉会议在北京召开,由临床组讨论制定了“PDT疗效通用标准

(1)近期疗效标准:完全缓解(Complete remissionCR):可见的肿瘤完全消失,超过个月;显效(Significant remissionSR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小50%以上,并持续个月;    微效(Minor remissionMR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小不足50%,并持续个月,无效(No remissionNR):肿瘤无缩小或增大。

(2)中数稳定期:第一次治疗开始到病灶两径乘积增大25%

(3)中数治疗后生存期:第一次治疗开始到死亡或末次随诊的时间。

5  副作用及防治

(1)药物过敏反应:文献报道注射HpD后极少数患者可能出现过敏性休克,也有缓慢出现的胸闷、心悸不适等表现。用药前必须做皮肤划痕试验,阴性反应者方可用药。旦出现上述症状,应立即对症处理以缓解症状。

(2)发热:HpD直接静脉注射后约有3%的患者会出现低热,静脉滴注可减少发热反应。发热轻者可自然消退,超过38℃者可口服退烧药。

(3)皮肤光毒反应:用药后避光不慎,一周内受日光直接照射或接触温水都可出现皮肤瘙痒感、红斑水肿,严重者可起水泡,破溃后形成糜烂或溃疡。文献报道皮肤光毒反应发生率约为2%,因此注射HpD后需避光超过3周。如使用新型的代谢、排泄快的光敏剂,可减少避光时间,降低皮肤光敏反应。

(4)皮肤色素沉着:接受HpD注射的患者,尽管没有接受阳光直接照射,仍有半数患者出现皮肤色素沉着,但无自觉不适症状,持续时间不等,可逐渐消退。

(5)转氨酶升高:接受HpD的患者,约有2%出现转氨酶升高,经保肝治疗后可改善,因为HpD在肝内代谢,故术前转氨酶偏高的患者慎用。

总之,PDT疗法的毒副作用较少,主要为皮肤光敏反应、色素沉着,少数患者可出现低热、转氨酶升高,经及时处理可很快恢复正常。而过敏性休克可通过皮肤划痕试验避免。

, 分析系统将含有肿瘤的荧光送入单色仪进行分光,经过光电倍增管将光信号变成电信号,加以放大,然后用记录仪将光谱曲线记录在纸上,进行光谱分析,用这种方法可以测出从600nm700 nm波长范围内荧光光谱曲线积分中显示出HpD的特征荧光强度。同正常区域的峰值相比,肿瘤区为12.5倍,糜烂区为4.5倍以上,用这种方法,可以发现早期胃癌和支气管肺癌。

()PDT治疗肿瘤:

1  治疗方法   

(1)给药方法:可以经静脉、动脉注射给药,也可行肿瘤组织内注射或肿瘤表面敷贴给药。

① 静脉注射:先以皮肤划痕法作过敏试验,阴性反应者可静脉注射给药。HpD可按2.55.0 mg/kg 体重给药,加入5%葡萄糖液250500ml中,稀释后慢滴。患者在注射药物后应避光,4872小时后可选用405 nm波长的激光对肿瘤局部照射,进行荧光诊断,然后根据肿瘤的大小及部位选用合适的激光进行照射。② 动脉给药:根据肿瘤的血液供应,选取其主要动脉,顺行或逆行注药,用药后24小时进行照光。③ 肿瘤组织内注射:稀释HpD0.5%溶液,在肿瘤组织基底多点注射,让HpD浸润肿瘤组织中,注射药物后1小时可照光。体表、粘膜外生性肿瘤可采用此法。④ 肿瘤表面敷贴:用HpD原液纱布敷贴溃疡或浅表病灶,34小时后局部照射,对浅表性皮肤癌效果好。

(2)照射剂量:各种不同脏器的不同肿瘤的照射剂量仍在探察研究中。照光功率密度般为100250 mW/cm2,能量密度为100500 J/cm2,视肿瘤的类型、大小、部位等具体情况而定。但由于器官不断运动和表面皱褶的影响,保持能量均匀很困难,计算照光能量方法较复杂,详见下表。

——————————————————

肿瘤厚度(cm)    mW/cm2    J/

——————————————————

< 0.5          200        400

0.51.0       300        480

1.01.4       400        720

>1.5 cm        用针刺插入照光

——————————————————

穿透深度估计:根据报道支气管肺癌照光剂量为495J/cm2(330mW25分钟),照光后手术切除肿瘤,发现肿瘤组织深度在3 cm以内有明显的退行性变化,正常组织无此改变。因而认为630 nm的红光对肿瘤组织的光化作用深度约为3 cm。照射前需对肿瘤表面的粘液、污物、血液和坏死组织进行清除,临床观察,PDT治疗后很难达到上述厚度的疗效,原因很多,但肿瘤表面的不洁将极大地影响PDT治疗的有效深度。

(3)照射方法:根据肿瘤部位、形状及大小选择不同的照射方式。分野照射:用于体表肿瘤,要求使肿瘤病灶全部被照射,不可遗漏病灶。分野照射可以先后进行,也可多条导光纤维多光斑同时进行。组织间穿刺照射:巨大肿瘤或带蒂肿瘤光穿透能力差,不能深入肿瘤病灶深部,可选择肿瘤基底部,分多点穿刺插入柱状光纤,每点相隔1.01.5 cm,进行组织间照射,使肿瘤基底在照光后坏死。配合内镜照射:用于内腔器官如气管、支气管肺癌、食管癌、胃癌、大肠癌及膀胱癌等。

(4)导光纤维的选择:根据不同病灶,选用最适用的导光纤维。点状光纤:适用于体表癌及堵塞管道的肿瘤。扩束光纤:带放大镜头,可扩大照射范围。柱状光纤:可插入肿瘤组织中进行照射,包括直接插入和套针插入两种,适用于块状肿瘤或较深部的肿瘤。球状光纤:可以向四周发光,适用膀胱癌、鼻咽癌。

2  适应证  基于前述PDT治疗原理,它应当对所有肿瘤都有效,实践证实确实如此。文献报道中无论是低分化癌或者是高分化癌、腺癌或鳞癌,尚未发现有哪种类型的肿瘤对PDT完全不起反应。从肿瘤的生长部位来看,目前主要用于皮肤外生殖器肿瘤、眼、鼻腔、口腔等腔道肿瘤和内镜能够到达激光能够导入的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的恶性肿瘤。早期肿瘤可得到根治,晚期肿瘤可得到改善症状的姑息疗效。按病理分类,PDT适用的肿瘤类别有基底细胞癌、移行细胞癌、腺癌、粘液表皮样癌、小细胞未分化癌、腺样囊腺癌及肉瘤等。

激光配合内镜,对腔道粘膜癌可做出诊断、治疗,避免了开胸、开腹手术而得到治疗,特别是对于年老体弱、心、肺、肝、肾功能不全、凝血机制障碍等不能接受手术的患者更是一种较好的治疗手段。应当强调的是,对大多数肿瘤患者而言,有手术机会者应尽量手术切除,对于已有深度浸润或远处转移的肿瘤,不宜单纯采用PDT,而应进行综合治疗。

3  PDT后组织学改变

(1) 肉眼所见:皮肤肿瘤照光后,约46小时后,局部充血、红斑样变,逐渐出现水肿、水泡,溃疡处有渗液外溢现象,如重复照射可致反应加重,组织坏死、溃疡形成。数日后溃疡面形成棕色痂皮,约1个月后溃疡基底新生上皮逐渐形成,痂皮脱落。腔道粘膜上皮病灶照光后当日产生局部肿胀,第2日可见白膜形成,重复照光后坏死白膜增厚,形成较厚湿痂皮,大约3周后逐渐脱落,新生粘膜形成。

(2)光学显微镜下改变:PDT 24小时后,在肿瘤深部可看到微血管出现弥漫性损伤,微血管和小血管高度扩张,血管附近大量中性粒细胞和淋巴细胞浸润。96小时后肿瘤细胞膜破裂,细胞浆溶解,细胞核呈浓缩小点状或棒状。大部分角化区可见大量核碎片和中性粒细胞,与放射治疗后癌细胞改变很相似。但PDT与放疗不同,直接照光及散射照光的癌组织内,癌巢的退行性变化完全一样,癌巢退行性变在中央部分明显,癌巢表面、边缘部位残留的癌细胞明显多于中央部位;在没有癌细胞浸润的组织内,没有退行性变。

(3)电子显微镜下的改变:大量毛细血管内皮细胞高度肿胀,毛细血管内皮细胞微窗孔增宽或内皮细胞断裂,红细胞和血小板从中逸出,部分毛细血管内皮细胞仅剩下一些坏死后的残迹,肿瘤细胞为可见线粒体肿胀,灶性空化,细胞核的基质轻度凝集。

4.  PDT的疗效标准  19846月全国激光血卟啉会议在北京召开,由临床组讨论制定了“PDT疗效通用标准

(1)近期疗效标准:完全缓解(Complete remissionCR):可见的肿瘤完全消失,超过个月;显效(Significant remissionSR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小50%以上,并持续个月;    微效(Minor remissionMR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小不足50%,并持续个月,无效(No remissionNR):肿瘤无缩小或增大。

(2)中数稳定期:第一次治疗开始到病灶两径乘积增大25%

(3)中数治疗后生存期:第一次治疗开始到死亡或末次随诊的时间。

5  副作用及防治

(1)药物过敏反应:文献报道注射HpD后极少数患者可能出现过敏性休克,也有缓慢出现的胸闷、心悸不适等表现。用药前必须做皮肤划痕试验,阴性反应者方可用药。旦出现上述症状,应立即对症处理以缓解症状。

(2)发热:HpD直接静脉注射后约有3%的患者会出现低热,静脉滴注可减少发热反应。发热轻者可自然消退,超过38℃者可口服退烧药。

(3)皮肤光毒反应:用药后避光不慎,一周内受日光直接照射或接触温水都可出现皮肤瘙痒感、红斑水肿,严重者可起水泡,破溃后形成糜烂或溃疡。文献报道皮肤光毒反应发生率约为2%,因此注射HpD后需避光超过3周。如使用新型的代谢、排泄快的光敏剂,可减少避光时间,降低皮肤光敏反应。

(4)皮肤色素沉着:接受HpD注射的患者,尽管没有接受阳光直接照射,仍有半数患者出现皮肤色素沉着,但无自觉不适症状,持续时间不等,可逐渐消退。

(5)转氨酶升高:接受HpD的患者,约有2%出现转氨酶升高,经保肝治疗后可改善,因为HpD在肝内代谢,故术前转氨酶偏高的患者慎用。

总之,PDT疗法的毒副作用较少,主要为皮肤光敏反应、色素沉着,少数患者可出现低热、转氨酶升高,经及时处理可很快恢复正常。而过敏性休克可通过皮肤划痕试验避免。

, 分析系统将含有肿瘤的荧光送入单色仪进行分光,经过光电倍增管将光信号变成电信号,加以放大,然后用记录仪将光谱曲线记录在纸上,进行光谱分析,用这种方法可以测出从600nm700 nm波长范围内荧光光谱曲线积分中显示出HpD的特征荧光强度。同正常区域的峰值相比,肿瘤区为12.5倍,糜烂区为4.5倍以上,用这种方法,可以发现早期胃癌和支气管肺癌。

()PDT治疗肿瘤:

1  治疗方法   

(1)给药方法:可以经静脉、动脉注射给药,也可行肿瘤组织内注射或肿瘤表面敷贴给药。

① 静脉注射:先以皮肤划痕法作过敏试验,阴性反应者可静脉注射给药。HpD可按2.55.0 mg/kg 体重给药,加入5%葡萄糖液250500ml中,稀释后慢滴。患者在注射药物后应避光,4872小时后可选用405 nm波长的激光对肿瘤局部照射,进行荧光诊断,然后根据肿瘤的大小及部位选用合适的激光进行照射。② 动脉给药:根据肿瘤的血液供应,选取其主要动脉,顺行或逆行注药,用药后24小时进行照光。③ 肿瘤组织内注射:稀释HpD0.5%溶液,在肿瘤组织基底多点注射,让HpD浸润肿瘤组织中,注射药物后1小时可照光。体表、粘膜外生性肿瘤可采用此法。④ 肿瘤表面敷贴:用HpD原液纱布敷贴溃疡或浅表病灶,34小时后局部照射,对浅表性皮肤癌效果好。

(2)照射剂量:各种不同脏器的不同肿瘤的照射剂量仍在探察研究中。照光功率密度般为100250 mW/cm2,能量密度为100500 J/cm2,视肿瘤的类型、大小、部位等具体情况而定。但由于器官不断运动和表面皱褶的影响,保持能量均匀很困难,计算照光能量方法较复杂,详见下表。

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肿瘤厚度(cm)    mW/cm2    J/

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< 0.5          200        400

0.51.0       300        480

1.01.4       400        720

>1.5 cm        用针刺插入照光

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穿透深度估计:根据报道支气管肺癌照光剂量为495J/cm2(330mW25分钟),照光后手术切除肿瘤,发现肿瘤组织深度在3 cm以内有明显的退行性变化,正常组织无此改变。因而认为630 nm的红光对肿瘤组织的光化作用深度约为3 cm。照射前需对肿瘤表面的粘液、污物、血液和坏死组织进行清除,临床观察,PDT治疗后很难达到上述厚度的疗效,原因很多,但肿瘤表面的不洁将极大地影响PDT治疗的有效深度。

(3)照射方法:根据肿瘤部位、形状及大小选择不同的照射方式。分野照射:用于体表肿瘤,要求使肿瘤病灶全部被照射,不可遗漏病灶。分野照射可以先后进行,也可多条导光纤维多光斑同时进行。组织间穿刺照射:巨大肿瘤或带蒂肿瘤光穿透能力差,不能深入肿瘤病灶深部,可选择肿瘤基底部,分多点穿刺插入柱状光纤,每点相隔1.01.5 cm,进行组织间照射,使肿瘤基底在照光后坏死。配合内镜照射:用于内腔器官如气管、支气管肺癌、食管癌、胃癌、大肠癌及膀胱癌等。

(4)导光纤维的选择:根据不同病灶,选用最适用的导光纤维。点状光纤:适用于体表癌及堵塞管道的肿瘤。扩束光纤:带放大镜头,可扩大照射范围。柱状光纤:可插入肿瘤组织中进行照射,包括直接插入和套针插入两种,适用于块状肿瘤或较深部的肿瘤。球状光纤:可以向四周发光,适用膀胱癌、鼻咽癌。

2  适应证  基于前述PDT治疗原理,它应当对所有肿瘤都有效,实践证实确实如此。文献报道中无论是低分化癌或者是高分化癌、腺癌或鳞癌,尚未发现有哪种类型的肿瘤对PDT完全不起反应。从肿瘤的生长部位来看,目前主要用于皮肤外生殖器肿瘤、眼、鼻腔、口腔等腔道肿瘤和内镜能够到达激光能够导入的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位的恶性肿瘤。早期肿瘤可得到根治,晚期肿瘤可得到改善症状的姑息疗效。按病理分类,PDT适用的肿瘤类别有基底细胞癌、移行细胞癌、腺癌、粘液表皮样癌、小细胞未分化癌、腺样囊腺癌及肉瘤等。

激光配合内镜,对腔道粘膜癌可做出诊断、治疗,避免了开胸、开腹手术而得到治疗,特别是对于年老体弱、心、肺、肝、肾功能不全、凝血机制障碍等不能接受手术的患者更是一种较好的治疗手段。应当强调的是,对大多数肿瘤患者而言,有手术机会者应尽量手术切除,对于已有深度浸润或远处转移的肿瘤,不宜单纯采用PDT,而应进行综合治疗。

3  PDT后组织学改变

(1) 肉眼所见:皮肤肿瘤照光后,约46小时后,局部充血、红斑样变,逐渐出现水肿、水泡,溃疡处有渗液外溢现象,如重复照射可致反应加重,组织坏死、溃疡形成。数日后溃疡面形成棕色痂皮,约1个月后溃疡基底新生上皮逐渐形成,痂皮脱落。腔道粘膜上皮病灶照光后当日产生局部肿胀,第2日可见白膜形成,重复照光后坏死白膜增厚,形成较厚湿痂皮,大约3周后逐渐脱落,新生粘膜形成。

(2)光学显微镜下改变:PDT 24小时后,在肿瘤深部可看到微血管出现弥漫性损伤,微血管和小血管高度扩张,血管附近大量中性粒细胞和淋巴细胞浸润。96小时后肿瘤细胞膜破裂,细胞浆溶解,细胞核呈浓缩小点状或棒状。大部分角化区可见大量核碎片和中性粒细胞,与放射治疗后癌细胞改变很相似。但PDT与放疗不同,直接照光及散射照光的癌组织内,癌巢的退行性变化完全一样,癌巢退行性变在中央部分明显,癌巢表面、边缘部位残留的癌细胞明显多于中央部位;在没有癌细胞浸润的组织内,没有退行性变。

(3)电子显微镜下的改变:大量毛细血管内皮细胞高度肿胀,毛细血管内皮细胞微窗孔增宽或内皮细胞断裂,红细胞和血小板从中逸出,部分毛细血管内皮细胞仅剩下一些坏死后的残迹,肿瘤细胞为可见线粒体肿胀,灶性空化,细胞核的基质轻度凝集。

4.  PDT的疗效标准  19846月全国激光血卟啉会议在北京召开,由临床组讨论制定了“PDT疗效通用标准

(1)近期疗效标准:完全缓解(Complete remissionCR):可见的肿瘤完全消失,超过个月;显效(Significant remissionSR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小50%以上,并持续个月;    微效(Minor remissionMR):肿瘤的最大直径和其垂直直径或肿瘤高度的乘积缩小不足50%,并持续个月,无效(No remissionNR):肿瘤无缩小或增大。

(2)中数稳定期:第一次治疗开始到病灶两径乘积增大25%

(3)中数治疗后生存期:第一次治疗开始到死亡或末次随诊的时间。

5  副作用及防治

(1)药物过敏反应:文献报道注射HpD后极少数患者可能出现过敏性休克,也有缓慢出现的胸闷、心悸不适等表现。用药前必须做皮肤划痕试验,阴性反应者方可用药。旦出现上述症状,应立即对症处理以缓解症状。

(2)发热:HpD直接静脉注射后约有3%的患者会出现低热,静脉滴注可减少发热反应。发热轻者可自然消退,超过38℃者可口服退烧药。

(3)皮肤光毒反应:用药后避光不慎,一周内受日光直接照射或接触温水都可出现皮肤瘙痒感、红斑水肿,严重者可起水泡,破溃后形成糜烂或溃疡。文献报道皮肤光毒反应发生率约为2%,因此注射HpD后需避光超过3周。如使用新型的代谢、排泄快的光敏剂,可减少避光时间,降低皮肤光敏反应。

(4)皮肤色素沉着:接受HpD注射的患者,尽管没有接受阳光直接照射,仍有半数患者出现皮肤色素沉着,但无自觉不适症状,持续时间不等,可逐渐消退。

(5)转氨酶升高:接受HpD的患者,约有2%出现转氨酶升高,经保肝治疗后可改善,因为HpD在肝内代谢,故术前转氨酶偏高的患者慎用。

总之,PDT疗法的毒副作用较少,主要为皮肤光敏反应、色素沉着,少数患者可出现低热、转氨酶升高,经及时处理可很快恢复正常。而过敏性休克可通过皮肤划痕试验避免。

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