膀胱癌光動(dòng)力學(xué)診斷及治療VIP

1、光動(dòng)力學(xué)診斷及治療華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院泌尿外科附屬同濟(jì)醫(yī)院泌尿外科發(fā)展史簡介1900年德國年德國Raab首次發(fā)現(xiàn)光和光敏劑的結(jié)合能夠產(chǎn)生細(xì)胞毒性首次發(fā)現(xiàn)光和光敏劑的結(jié)合能夠產(chǎn)生細(xì)胞毒性效應(yīng)效應(yīng)此后數(shù)十年的發(fā)展歷史中，由于早期開發(fā)的光敏劑存在著組分此后數(shù)十年的發(fā)展歷史中，由于早期開發(fā)的光敏劑存在著組分不明，對紅光吸收少，皮膚光毒反應(yīng)明顯等到缺點(diǎn)，從而限制不明，對紅光吸收少，皮膚光毒反應(yīng)明顯等到缺點(diǎn)，從而限制了這項(xiàng)醫(yī)學(xué)新療法在臨床的推廣了這項(xiàng)醫(yī)學(xué)新療法在臨床的推廣1993年年4月月19日加拿大衛(wèi)生部在世界上首次正式批準(zhǔn)了卟吩姆鈉日加拿大衛(wèi)生部在世界上首次正式批準(zhǔn)

2、了卟吩姆鈉（porfimer sodium,Photofrin)應(yīng)用于臨床，應(yīng)用于臨床，PDT的基礎(chǔ)研究和臨床的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用才得到廣泛開展的關(guān)注，被認(rèn)為是應(yīng)用才得到廣泛開展的關(guān)注，被認(rèn)為是PDT發(fā)展史上的一個(gè)重發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑要里程碑之后，美國、日本、荷蘭、挪威、德國、英國等國衛(wèi)生部通過之后，美國、日本、荷蘭、挪威、德國、英國等國衛(wèi)生部通過論證，確立了這一腫瘤新療法的合法性論證，確立了這一腫瘤新療法的合法性激光基基態(tài)態(tài)光光敏敏劑劑激激態(tài)態(tài)光光敏敏劑劑物理退激物理退激化學(xué)退激化學(xué)退激+ O2熒光熒光活性氧活性氧診斷診斷治療治療概念示意圖光敏藥物光敏藥物（HpD）光源光源450nm光

3、源光源630nm光敏劑光敏劑熒光熒光1O2物理退激化學(xué)退激II型反應(yīng)型反應(yīng)I型反應(yīng)型反應(yīng)過氧化物過氧化物羥基自由基羥基自由基熒光熒光吸收光子吸收光子基態(tài)單線態(tài)基態(tài)單線態(tài)S0激發(fā)單線態(tài)激發(fā)單線態(tài)S1激發(fā)三線態(tài)激發(fā)三線態(tài)T1O2磷光磷光單線態(tài)氧單線態(tài)氧1O2細(xì)胞毒性細(xì)胞毒性系間竄躍系間竄躍PDT的作用機(jī)理光敏劑通過靜脈注射（或局部給藥）進(jìn)入人體后患，在一段光敏劑通過靜脈注射（或局部給藥）進(jìn)入人體后患，在一段時(shí)間里會(huì)在腫瘤組織中形成相對高濃度積聚，此時(shí)用特定波時(shí)間里會(huì)在腫瘤組織中形成相對高濃度積聚，此時(shí)用特定波長激光照射腫瘤組織，將激活其中的光敏劑分子，在腫瘤組長激光照射腫瘤組織，將激活其中的光敏劑

4、分子，在腫瘤組織內(nèi)引發(fā)一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧，進(jìn)而織內(nèi)引發(fā)一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧，進(jìn)而和生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒作用殺死腫瘤細(xì)胞和生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒作用殺死腫瘤細(xì)胞光動(dòng)力殺滅腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)理光動(dòng)力殺滅腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)理細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡 PDT細(xì)胞細(xì)胞 凋亡凋亡細(xì)胞壞死細(xì)胞壞死 u 與質(zhì)膜結(jié)合為主的光敏劑，大多引起細(xì)胞壞死與質(zhì)膜結(jié)合為主的光敏劑，大多引起細(xì)胞壞死u與線粒體親和性強(qiáng)的光敏劑，常引起細(xì)胞凋亡與線粒體親和性強(qiáng)的光敏劑，常引起細(xì)胞凋亡u與溶酶體結(jié)合的光敏劑則常使溶酶體膜破壞，釋放水解酶與溶酶體結(jié)合的光敏劑則常使溶酶體膜破壞，釋放

5、水解酶進(jìn)入胞漿，也易引起細(xì)胞壞死進(jìn)入胞漿，也易引起細(xì)胞壞死光動(dòng)力學(xué)作用的兩種反應(yīng)機(jī)制光動(dòng)力學(xué)作用的兩種反應(yīng)機(jī)制I I型反應(yīng)：型反應(yīng)： PS + h 1PS （光敏劑分子 + 光子單線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子) 1PS 3PS （單線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子三線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子） PS *+ A PS + A* （激發(fā)態(tài)光敏劑分子 + 底物基態(tài)光敏劑分子 + 底物分子自由基）光動(dòng)力學(xué)作用的兩種反應(yīng)機(jī)制光動(dòng)力學(xué)作用的兩種反應(yīng)機(jī)制IIII型反應(yīng)：型反應(yīng)： PS + h 1PS （光敏劑分子 + 光子單線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子） 1PS 3PS （單線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子三線態(tài)激發(fā)態(tài)的光敏劑分子） PS*+

6、 O21O2 + PS （激發(fā)態(tài)光敏劑分子 + 基態(tài)分子氧單線態(tài)氧+基態(tài)光敏劑分子）光動(dòng)力療法的特點(diǎn)：n優(yōu)點(diǎn)：l選擇特異性好，只殺傷腫瘤細(xì)胞，對正常組織和細(xì)胞影響小l微創(chuàng)性，無需手術(shù)，可經(jīng)內(nèi)窺鏡可穿刺針插入進(jìn)行介入治療l可協(xié)同手術(shù)、放療和化療，耐受性好，無耐藥性，可反復(fù)治療l治療設(shè)備操作簡單，維護(hù)費(fèi)用低光動(dòng)力療法的特點(diǎn)：n不足：l激光在組織中的穿透力不足，一般1.5cm ，腔內(nèi)腫瘤需經(jīng)腔鏡將光導(dǎo)纖維導(dǎo)入病灶部位照射l腫瘤體積較大，則需列陣點(diǎn)照射，較為繁瑣，有些光敏劑治療后需避強(qiáng)光1個(gè)月l有些患者在治療數(shù)天內(nèi)可能出現(xiàn)局部皮膚過敏反應(yīng)l光敏劑過敏者及光導(dǎo)纖維不能到達(dá)的深部腫瘤不能用該法治療影響光動(dòng)

7、力療法的因素nPDT作用的基礎(chǔ)是光動(dòng)力效應(yīng)作用的基礎(chǔ)是光動(dòng)力效應(yīng)n影響光動(dòng)力效應(yīng)的因素主要有影響光動(dòng)力效應(yīng)的因素主要有： l 光敏劑光敏劑 系首要因素系首要因素 其優(yōu)劣直接與療效有其優(yōu)劣直接與療效有關(guān)關(guān)l 照射光照射光 波長波長 、功率密度、能量密度、功率密度、能量密度l 氧氧 光敏劑得到光照射后，組織中的氧會(huì)迅光敏劑得到光照射后，組織中的氧會(huì)迅速顯著下降速顯著下降光敏劑l光敏劑是指能吸收特定波長光的能量傳遞給周圍分子，從而產(chǎn)生活性氧等毒性物質(zhì)的一類化學(xué)物質(zhì)l光敏劑作為PDT的三大關(guān)鍵要素之一，其性能在很大程度上直接決定了PDT的療效和該療法在臨床的應(yīng)用和推廣理想光敏劑的基本特征組分明確材料來

8、源廣泛，且易于化學(xué)合成在沒有光照的條件下毒性小腫瘤細(xì)胞對其具有選擇性吸收，即特異性高單態(tài)氧的量子產(chǎn)率高經(jīng)人體新陳代謝快速排出體外，藥物不良反應(yīng)小在人體內(nèi)沒有藥物聚集現(xiàn)象具有很好的光穩(wěn)定性，光漂白效應(yīng)不顯著最大吸收峰位于近紅外，能獲得足夠的光學(xué)穿透深度光敏劑的分類n根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成分為：卟啉類，如Photofrin,ALA/PpIX,維替泊芬（苯并卟啉單酸環(huán)A，verteporfin,BPD-MA)等葉綠素類，如二氫卟吩類（chlorins）,紫紅素類（purpurins）,菌綠二氫卟吩類（bacteriochlorins）等染料類，如酞菁類（phthalocyanine）,萘酞菁類（naph

9、thalocyanine）等n按時(shí)間年限分為：第一代光敏劑，通常界定為上世紀(jì)70年代末和80年代初的光敏劑第二代光敏劑，上世紀(jì)80年代后出現(xiàn)的光敏劑第三代光敏劑，正處于研究中，以解決生物相容性，特別是選擇適合于光敏劑傳輸?shù)乃幬飩鬏斚到y(tǒng)（drug delivery systems,DDSs）為目標(biāo)的光敏劑商品化的光敏劑光敏劑 商品名 治療的病種 治療波長（nm）卟吩姆鈉 Photofrin 子宮、呼吸道、食管、 630 Porfimer sodium 膀胱、胃癌，腦部腫瘤 維替泊芬 Visudyne 基底細(xì)胞癌 689BPD-MA替莫聽芬 foscan 頭頸部和胰腺腫瘤 652temoporfi

10、n HPD(喜泊芬) 基底細(xì)胞癌 6305-氨基酮戊酸 Levulan 基底細(xì)胞癌，頭頸部腫瘤， 6355-ALA 婦科腫瘤， 診斷腦部，頭頸部和 375400 膀胱腫瘤5-ALA-甲酯 Metvix 基底細(xì)胞癌 635 5-ALA-methyldsther商品化的光敏劑光敏劑 商品名 治療的病種 治療波長（nm）5-ALA-苯酯 Benzvix 胃腸道腫瘤 635 5-ALA-benzylesther5-ALA-己酯 Hexvix 診斷膀胱腫瘤 375400 5-ALA-hexylesther羅他泊芬 Purlytin 皮膚轉(zhuǎn)移性乳癌 664rostaporfin 基底細(xì)胞癌 Kaposi肉

11、瘤，前列腺癌硼酸原卟啉 Npe6 腦部腫瘤 630 Boronated protoporphrin N-天冬氨酰二氫卟吩 N-Aspartyl-chlorin e6金絲桃素 VIMRxyn 皮膚、銀屑病 600 hypericin 等5-ALA5-ALA誘導(dǎo)的膀誘導(dǎo)的膀胱腫瘤光動(dòng)力胱腫瘤光動(dòng)力學(xué)診斷學(xué)診斷PDDPDD 背背 景景 u膀胱癌發(fā)病率：泌尿系腫瘤第一位膀胱癌發(fā)病率：泌尿系腫瘤第一位u生長特點(diǎn)：生長特點(diǎn)：80%表淺生長、多中心發(fā)生表淺生長、多中心發(fā)生u膀胱鏡檢查為主要診治手段膀胱鏡檢查為主要診治手段u不易發(fā)現(xiàn)微小扁平樣早期病變，導(dǎo)致膀胱癌不易發(fā)現(xiàn)微小扁平樣早期病變，導(dǎo)致膀胱癌術(shù)后術(shù)后

12、u易復(fù)發(fā)及進(jìn)展易復(fù)發(fā)及進(jìn)展p1960年代年代p 1980年代年代亞甲藍(lán)及亞甲藍(lán)及p 1990年代后年代后光動(dòng)力學(xué)診斷膀胱腔內(nèi)灌注ALA后，在藍(lán)光（激發(fā)光）的照射下，腫瘤組織會(huì)呈現(xiàn)獨(dú)特紅色熒光，與正常黏膜區(qū)別開來，因此可大大提高腫瘤早期檢出率PDD系統(tǒng)示意圖激發(fā)光源激發(fā)光源錄像系統(tǒng)錄像系統(tǒng)圖像整合系統(tǒng)圖像整合系統(tǒng)CCD成像成像系統(tǒng)系統(tǒng)分光計(jì)分光計(jì)觀察濾光器觀察濾光器石英導(dǎo)光纖維石英導(dǎo)光纖維腳踏切換裝置腳踏切換裝置5-ALA誘導(dǎo)熒光的光動(dòng)力學(xué)診斷過程誘導(dǎo)熒光的光動(dòng)力學(xué)診斷過程操作方法n 膀胱灌注5-ALA緩沖液23h后，在局麻或硬膜外麻醉下進(jìn)行熒光膀胱鏡檢：灌洗液充盈膀胱，當(dāng)膀胱壁無皺折時(shí)，變換白

13、光及藍(lán)光近距離垂直位觀察膀胱壁，在藍(lán)光下發(fā)現(xiàn)的紅色區(qū)域即熒光陽性，可進(jìn)行活檢，并在熒光指導(dǎo)下可對腫瘤進(jìn)行電切除注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)n灌注應(yīng)保留至少30分鐘，必要時(shí)可用解痙劑，藥物保留不足15分鐘或超過5個(gè)小時(shí)應(yīng)重復(fù)灌注n觀察最佳時(shí)間是灌注后23小時(shí)n觀察時(shí)應(yīng)注意膀胱黏膜要充分展開，否則可出現(xiàn)假熒光表現(xiàn)n熒光強(qiáng)度與照射距離呈負(fù)相關(guān)，應(yīng)近距離觀察，圖像才會(huì)清晰明亮注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)n尿液及出血也可致使視野模糊不清，充分引流尿液、止血并保持術(shù)中灌流n為防止照射后圖像脫色，操作熒光膀胱鏡檢查應(yīng)快速，盡早切換到紫蘭光模式，所有在白光實(shí)施的操作應(yīng)該在最低可見的光強(qiáng)度，當(dāng)檢查必須被中斷時(shí)則應(yīng)暫時(shí)關(guān)掉D-LIGHT

14、n由于PpIX熒光會(huì)有光漂白，對病變區(qū)域進(jìn)行觀察后應(yīng)立即行活檢、切除或凝固等 PDD of urothelial carcinoma of the bladder versus WLC :sensitivity and specificity作者，發(fā)表年份作者，發(fā)表年份 病例數(shù)病例數(shù) 光敏劑光敏劑 敏感性敏感性 % 特異性特異性% PDD WL PDD WLKriegmair.1996 104 ALA 96.9 72.7 66.6 68.5Koenig.1999 55 ALA 87 84 59 _Riedl,1999 52 ALA 94.6 76 43 -Filbeck。1999 120 AL

15、A 96 67.5 35 66.4Zaak,2002 713 ALA 97 _ 65 _Grimbergen,2003 160 ALA 97 69 49 78Hungerhuber,2007 875 ALA 92 76.3 41.4 _Jichlinski,2003 52 HAL 96 73 43 43DHallewin,2000 40(CIS) Hypericin 93 _ 98.5 _DHallewin,2002 87 Hypericin 94 _ 95 _SIm,2005 41 Hypericin 82 62 91 98敏感性及特異性敏感性及特異性臨床研究lHungerhuber報(bào)道迄今

16、病例數(shù)最多的臨床試驗(yàn)包括報(bào)道迄今病例數(shù)最多的臨床試驗(yàn)包括了了1713例病人，取活檢例病人，取活檢4630處，處，92%病變部位為病變部位為PDD所發(fā)現(xiàn)，對照組白光膀胱鏡（所發(fā)現(xiàn)，對照組白光膀胱鏡（WL）為）為76%，其，其中中43%的扁平原位癌只在的扁平原位癌只在PDD下被觀察到下被觀察到l一個(gè)多中心臨床試驗(yàn)，運(yùn)用一個(gè)多中心臨床試驗(yàn)，運(yùn)用HAL的熒光膀胱鏡與白的熒光膀胱鏡與白光膀胱鏡（光膀胱鏡（WL）進(jìn)行對照，相比）進(jìn)行對照，相比WL，PDD在在29%和和15%的病人中，分別多觀察到至少一個(gè)的病人中，分別多觀察到至少一個(gè)Ta和和T1期期病變。病變。PDD對對Ta和和T1期病變的平均檢出率為期病

17、變的平均檢出率為95%和和95%，而，而WL僅為僅為83%和和86%，差異顯著（，差異顯著（P=0.0001）臨床研究lFradet研究顯示，58例病人的113處原位癌病變中，PDD檢出率為92%，而WL檢出率為68%，在42%的病人中，PDD單獨(dú)檢出原位癌病變l在Hungerhuber的研究中，活檢組織存在38%的假陽性率，歸因于電切術(shù)后膀胱炎癥及疤痕的形成；Grossman的研究證實(shí)，PDD的平均假陽性率為39%，WL為31%lFilbeck等發(fā)現(xiàn)經(jīng)5-ALA膀胱灌注后，代謝產(chǎn)物原卟啉主要沉積在代謝活躍的細(xì)胞中，這些組織可以是一些良性病變，包括正常增生的尿道上皮、炎性病變組織、鱗狀化生組織

18、、經(jīng)尿道腫瘤切除術(shù)后的肉芽組織及非感染瘢痕組織。其中以炎性病變黏膜上皮的數(shù)量較多。l假陽性組織的熒光強(qiáng)度要低于膀胱乳頭狀瘤及癌變組織的熒光強(qiáng)度，因而可以通過熒光量化的方法用紅藍(lán)比來剔除假陽性病變以提高腫瘤檢出敏感性及特異性 lHofstetter及Zaak選擇1.43為閾值的紅藍(lán)比進(jìn)行熒光膀胱鏡檢來提高診斷符合率lJunker等認(rèn)為那些假陽性標(biāo)本或許存在組織病理學(xué)尚未發(fā)現(xiàn)的癌前病變，他們用分子生物學(xué)技術(shù)，對熒光膀胱鏡下所取的陽性標(biāo)本，經(jīng)病理學(xué)診斷分為良性病變及惡性病變，并取熒光陰性的標(biāo)本做對照進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)熒光診斷陽性的標(biāo)本多伴有基因的變異，如9號染色體遺傳物質(zhì)的缺失，5、8和11號染色體

19、遺傳物質(zhì)的缺失或插入等，且端粒酶多呈激活狀態(tài)TUR后腫瘤殘留率結(jié)結(jié) 論論u5-ALA誘導(dǎo)熒光膀胱鏡檢對膀胱腫瘤有很高的敏感性，可用于膀胱腫瘤微小病灶的早期診斷u熒光膀胱鏡腫瘤診斷特異性有待提高，量化熒光強(qiáng)度可區(qū)分良、惡性病變，從而提高熒光膀胱鏡檢對腫瘤診斷的特異性u幾乎無光敏副作用結(jié)結(jié) 論論u能發(fā)現(xiàn)原位癌及癌旁衛(wèi)星灶，同時(shí)在熒光下可電切除，達(dá)到腫瘤切除的徹底性uFD-TUR較WL-TUR能有效降低腫瘤復(fù)發(fā)率uPpIX可作為腫瘤標(biāo)志物來判斷腫瘤生物學(xué)行為進(jìn)進(jìn) 展展lN-Lange等發(fā)現(xiàn)HAL(5-ALA的己酯衍生物）在有效濃度低于ALA20倍時(shí)產(chǎn)生的PpIX的熒光密度仍為ALA的2倍 l金絲桃素

20、作為第二代光敏劑不僅對多種系細(xì)胞顯示出較強(qiáng)的殺傷效應(yīng)，而且還具有較高的熒光產(chǎn)率，其作為熒光診斷工具的可能性正處于研究中l(wèi)目前窄帶成像（Narrow Band Imaging,NBI）熒光膀胱鏡 相關(guān)膀胱腫瘤的臨床研究仍處于相對空白，僅有的研究表明，NBI內(nèi)鏡提高了對膀胱黏膜表面細(xì)微構(gòu)造、毛細(xì)血管的觀察，增強(qiáng)了微小病變和正常黏膜之間的對比，在診斷新發(fā)及早期復(fù)發(fā)的膀胱腫瘤方面優(yōu)勢明顯膀胱腫瘤的光膀胱腫瘤的光動(dòng)力學(xué)療法動(dòng)力學(xué)療法PDTPDT適 應(yīng) 征膀胱腫瘤電切術(shù)后的光動(dòng)力學(xué)治療 預(yù)防復(fù)發(fā)晚期膀胱腫瘤的光動(dòng)力學(xué)治療 替代全膀胱術(shù) 姑息治療 制止頑固性出血腫瘤光動(dòng)力治療設(shè)備膀胱鏡 激光導(dǎo)光纖維及光纖的

21、固定裝置激光強(qiáng)度測量器充盈膀胱的光學(xué)介質(zhì)激光發(fā)生器（銅蒸氣泵染料激光、YAG蒸氣泵激光、半導(dǎo)體激光等）光動(dòng)力治療的幾種照光方法球狀纖維全膀胱照射光敏劑給藥途徑u光敏劑的注入分為靜脈給藥和膀胱灌注, Xiao等用Photofrin和5-ALA不同的給藥途徑來治療膀胱腫瘤,得出膀胱灌注能取得與全身靜脈給藥同樣的治療效果并且有更少的毒副作用治療方法n靜脈給藥： 靜脈注射HPD(5mg/kg)后常規(guī)36小時(shí)、60小時(shí)、84小時(shí)行3次照射，經(jīng)尿道置入柱狀或球形激光光纖，激光功率設(shè)置為2.0W，以波長為633nm激光行全膀胱內(nèi)照射30-60分鐘。 靜脈注射HPD應(yīng)閉光1-4周治療方法n膀胱灌注給藥： 將濃度為3%的5-ALA緩沖溶液50ml經(jīng)尿管注入膀胱，盡量保留較長時(shí)間（至少30分鐘），經(jīng)尿道置入球形或柱狀激光散射光纖，激光功率設(shè)置為2-3.9W，以波長為633nm激光行膀胱內(nèi)照射30-60分鐘。術(shù)后可不閉光u照射過程中須保持膀胱容量的恒定及避免膀胱出血,否則容量改變及血液吸收激光均對照射量產(chǎn)生影響。在照射時(shí)可用激光測量器測量光的強(qiáng)度，總光量應(yīng)為直射光量的5倍。膀胱照射后通常留置Foley 導(dǎo)尿管，使膀胱松弛，有膀胱痙攣者可使用解痙藥物。u光敏劑有良好的腫