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膀胱、尿道和输尿管的放射损伤在腹盆部肿瘤放射治疗学中的影响

时间:2023-11-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:膀胱正常功能的行使依赖于黏膜、肌肉及其相应的神经血管结构间的协同作用。膀胱和尿道的损伤使膀胱储存和排出尿液的能力受损,有时导致尿失禁。虽然环磷酰胺诱导早期上皮细胞增生,但它并不影响膀胱剂量依赖性放射损伤的时相。这表明膀胱上皮的倍增时间和死亡可能不是膀胱迟发放射损伤的先兆。急性期的膀胱症状可能与上皮细胞层的感染和损伤有关。

膀胱、尿道和输尿管的放射损伤在腹盆部肿瘤放射治疗学中的影响

第四节 膀胱尿道和输尿管的放射损伤

盆腔器官的原发肿瘤极为常见。男性中,前列腺、直肠和膀胱的肿瘤占新发现肿瘤的33%左右;女性中,子宫、卵巢、膀胱和直肠的肿瘤占新发现肿瘤的20%左右。通常,人们采用单纯放疗或将放疗与其他疗法相结合的综合治疗。由于盆腔肿瘤通常附着,甚至侵犯周围器官,因此放疗时不但盆腔肿瘤本身受到照射,肿瘤周围的正常组织结构也受到照射。所以,了解这些正常组织对照射的反应,有助于医生制订治疗计划,最大限度地减少与治疗相关的发病率或死亡率

一、放射损伤的病理生理学机制

排尿器官一般由外膜、肌层、黏膜层组成,肌层一般分内环、外纵两层平滑肌,从输尿管下1/3至膀胱,又有一层纵行平滑肌,分为内纵、中环、外纵3层。平滑肌束间有较多的结缔组织,在膀胱尿道内口周围,环形平滑肌形成膀胱括约肌。膀胱壁分布有丰富的动、静脉丛和交感、副交感神经的小分支。膀胱正常功能的行使依赖于黏膜、肌肉及其相应的神经血管结构间的协同作用。一般认为,正常膀胱的功能性亚单位由黏膜、肌层、血管和神经构成。

膀胱和尿道的损伤使膀胱储存和排出尿液的能力受损,有时导致尿失禁。因为膀胱内同时存在着外感受和本体感受神经末梢,所以,对膀胱的损伤可能会导致严重的疼痛及膀胱频繁的收缩和尿失禁。有关辐射诱导的膀胱损伤的病理生理学机制目前尚未完全明确,有限的知识来源于少数患者及实验研究中动物的组织学标本,在这方面最为深入的动物实验研究是Gray实验室的Steward博士及其同事完成的。

(一)尿路上皮

未受损伤的正常膀胱上皮的增生不活跃。动物模型中(小、大鼠),尿路上皮对辐射敏感,通常在受照后的3个月,中层和基底层的上皮细胞开始出现细胞核不规则、细胞水肿及胞质增多。在损伤早期,上皮细胞即显示出与对照组不同的特征性变化。受照后6~12个月,可见到显著的剂量依赖性增生反应,多区域间的正常分界常常丢失。Steward研究了小鼠膀胱对放疗和环磷酰胺治疗的增生性和功能性反应。小鼠被分别施以单纯放疗、单纯环磷酰胺治疗及两者综合治疗,以排尿频率实验评价膀胱功能:通过定量测量胸腺嘧啶脱氧核苷的掺入评价上皮和内皮的倍增时间,单独应用或与放疗联合应用环磷酰胺后数天内,均导致排尿频率增加,膀胱上皮增生,而单纯放疗者在放疗后4个月才出现上述反应。虽然环磷酰胺诱导早期上皮细胞增生,但它并不影响膀胱剂量依赖性放射损伤的时相。这表明膀胱上皮的倍增时间和死亡可能不是膀胱迟发放射损伤的先兆。尿路上皮损伤时,细胞间紧密连接及正常的多糖层也可能丢失,高渗的尿液和等渗的组织间的屏障被破坏,尿中代谢产物和细菌诱导的潜在组织损伤更容易发生,并产生多数不成熟或不典型的细胞,这种尿路上皮的形态学变化与临床上放疗后经常出现的膀胱刺激症状(尿频、尿急)相符合。

(二)血管系统

动物模型在受照后早期(3个月)出现血管内皮细胞水肿,随访≥6个月发现内皮细胞增生,但增生的程度不如膀胱上皮细胞明显,6~12个月还可见到内皮细胞受损和血管周围纤维化。最终,可出现血管闭塞及局部膀胱缺血。

(三)肌肉

膀胱平滑肌对辐射也很敏感,早期常有水肿发生,继而出现细胞破坏,正常的平滑肌细胞可为纤维母细胞所取代,最终出现胶原的过度沉积。这些改变导致膀胱顺应性下降,膀胱容易发生功能和解剖学上的变化。膀胱组织纤维化的特点是结缔组织在膀胱壁各层面异常沉积,造成膀胱容量下降及压力上升,最终导致肾瘢痕形成和肾衰竭。Deveaud等的研究证实:胶原Ⅲ浸润到逼尿肌平滑肌束间。蛋白分析证实:①总胶原质增加;②胶原质Ⅲ与胶原质Ⅰ的比率在统计学上显著增加;③非顺应性的膀胱组织内胶原质蛋白Ⅲ绝对增加,mRNA水平上,膀胱组织内胶原质Ⅰ、Ⅲ的稳定状态的mRNA同时增加。

晚期膀胱纤维化继发于膀胱壁的缺血,由此推断,迟发膀胱损伤的靶细胞可能是血管内皮细胞。内皮细胞的变化在受照后的早期不明显,常出现在受照后的数月或数年。上皮细胞受损在迟发反应的发生中所起的作用有限。血管内皮过度增生、血管闭塞和血管周围纤维化通常出现在放疗后的数月至数年,而内皮细胞的水肿样改变则可在受照后3个月见到。通常,受照后早期血管无明显变化。

一些研究者指出,受照后早期出现的平滑肌水肿可能与膀胱早期的储存功能变化相关,虽然膀胱是一个有高度神经支配的器官,但早期膀胱储存功能的变化似与神经功能的改变无关。

急性期的膀胱症状可能与上皮细胞层的感染和损伤有关。研究中人们观察到在照射后数天至数周,有散在的上皮细胞退变或溃疡及充血发生。照射后数天,可见上皮细胞的有丝分裂增加,其他学者的研究也得出了类似的结论。但应注意的是,同时并发的感染可能会影响这些动物实验的结果。Shreiber观察到的早期细胞有丝分裂情况的变化与Stewart的结果相反。研究者们已经注意到,膀胱上皮细胞的反应与皮肤上皮细胞的反应类似。

化疗药物与放疗同时应用时会增加放疗对膀胱的损伤作用。联合应用放、化疗,9~12个月出现的组织和功能性反应较之单纯放疗显著。所以,对接受放疗的患者,应避免应用环磷酰胺。

除上述放射损伤动物模型中的炎症改变外,在Antonakopoulos及其同事进行的研究中,17只接受照射20个月后的F344小鼠中有10只发生了过渡细胞癌变。在膀胱旁的受照组织内发现了12个肿瘤(其中5个明显为恶性)。尽管已有报道说因宫颈或子宫癌而接受盆腔放疗的妇女,其膀胱癌的发生概率增加,但动物模型实验未能发现相关的证据。

二、放射损伤的临床表现

膀胱对放疗的反应可被分为急性期和迟发反应两类。前者通常发生于放疗过程中或放疗后3~6个月以内,后者则发生于放疗后3~6个月以后。治疗后3~6个月发生的症状亦被定义为亚急性期症状。

急性期症状包括尿痛、尿频和尿急等,通常在放疗后数周消退,常采用对症治疗。由于急性期症状通常是自限性的,故人们更关心膀胱的迟发损伤。

(一)前列腺癌

常规外放射(2D放疗)约60%患者出现2级放射性直肠和膀胱泌尿系统症状。一般在放疗开始的第3周出现,治疗结束后数天到数周消失。晚期并发症在治疗后3个月以上才会出现,一般很少发生,并常伴有放射诱发的血管和相邻组织损伤。

Chou等对适合于做单纯插植治疗的前列腺癌患者进行3DCRT治疗并对其急性不良反应进行评价。33%~40%的患者出现RTOG分级中1级和2级急性泌尿生殖系统不良反应。最常见的症状包括:进行性尿频、尿急、排尿困难和夜尿,未出现3级以上的不良反应。Michalskl等利用3DCRT对288例局限性前列腺癌患者进行前瞻性研究,急性、迟发不良反应的发生率非常低。急性损伤:只有0%~3%的患者发生3级急性肠或膀胱损伤,无4级或5级损伤。迟发损伤:只有1例3级膀胱损伤,无4级或5级损伤。其他文献也证实3DCRT急性3、4级不良反应的发病率为0%~3%。多变量分析表明:如果膀胱受到≥65Gy的照射的百分比>30%,则发生急性膀胱损伤的风险为2.01(P=0.013),发生迟发膀胱损伤的风险也增加(P=0.026);如果接受新辅助激素治疗则发生急性膀胱损伤的风险为2.01。但是,当膀胱的平均剂量和处方剂量增加时,迟发膀胱损伤的风险反而较低,这可能说明适形技术作为一门新技术已经成熟了。

经腹膜前列腺插植术(transperirneal prostate implantation,TPI)的不良反应与3D CRT不同,Kleinberg等报道31例患者中80%出现1级或2级急性泌尿生殖系统不良反应。6%的患者3级急性反应需用Foley导管。所有3级急性反应的患者大约为13%。3D CRT治疗前列腺癌,可以使大部分膀胱和直肠置于照射野外,相对减少急性不良反应,3D CRT所致的急性3级或4级不良反应比TPI少得多,对进行3DCRT、TPI和前列腺癌根治切除术的患者进行长期随访,包括对其生活质量进行评价,以选择最好的治疗方法。

Mohan等报道了短程调强放疗(SCIM-RT)的情况。51例局限性前列腺癌患者,每天以腹部超声定位前列腺,行SCIM-RT,低分割方案,70Gy/(28次,5.5周)完成。调强放疗技术采用5野照射(前野,2侧野,2前斜野),Varian动力多叶光栅。除直肠损伤外,RTOG急性膀胱损伤评分为:0级,3例(6%);1级,38例(74%);2级,10例(20%);无3级或4级。

Merrick等报道前列腺癌近距离治疗后出现短期泌尿系损伤的发病率,患者在插植前未行经尿道切除前列腺术,但接受α受体阻滞剂治疗。插植治疗后未发生尿道狭窄或尿失禁。α受体阻滞剂能减轻辐射诱发的尿道炎,增加尿流量。有人建议把它作为治疗这些症状的一线药物。

直至最近,治疗计划仍以前列腺作一个固定器官为基础。外照射时,为了减轻膀胱和小肠的不良反应,常建议患者使膀胱保持充盈状态,但CT定位系统表明在照射过程中,前列腺的位置有移动(从前上向后下方移位),照射中膀胱受照体积较大,与前列腺向后移位有很大关系,对尿道剂量的评价依赖于插植后行CT扫描的时间,插植后46±23d时的受照剂量要高于插植当天的剂量。对于局限性前列腺癌,每天以腹部超声给予前列腺定位,采用低分割SCIM-RT方案在临床上可行。该方案可缩短治疗时间,临床上可以接受急性损伤,但需长期随访,以评价迟发损伤及疗效。

前列腺癌患者接受X线放疗后,常出现的泌尿系统症状有膀胱挛缩、出血、溃疡及瘘等,尿失禁则非常罕见。尿失禁的发生可能与膀胱颈或尿道的外科手术有关,在专门针对这一问题的一项研究中,尿失禁在接受经尿道前列腺切除术的患者中的发生率为5.4%,在未接受这一手术的患者中的发病率为1%。Deseutel等对39例前列腺癌患者前列腺切除术后尿失禁的原因进行了研究(35例根治性切除术,4例TURP术后放疗)。用valsalva漏出压力测定(valsalva leak point pressure,VLPP)来检测,发现其中23例(59%)括约肌损伤为尿失禁的唯一原因,14例(36%)中为主要原因。因前列腺癌而接受X线外照射的患者,当应用标准的放疗技术时(每天1次,每次2Gy),发生严重迟发膀胱损伤的概率很小(0%~10%)。多数患者的膀胱可接受30~50Gy的照射,少数可接受60~65Gy的照射而不发生严重并发症。增加每天分次量时,发生严重膀胱损伤的风险显著增加。损伤可累及整个膀胱(如膀胱炎和膀胱挛缩),也可局限于膀胱的局部(如瘘)。Vanuytel等的治疗计划为:40~60Gy,每次2Gy,每天3次,照射间隔为4h,严重膀胱损伤的发生率为32%。此项研究表明,4h不足以供正常组织修复,从而显著增加了对正常组织的损伤。

影响放疗致膀胱损伤的其他因素还包括:多野照射、总剂量及射野大小。研究表明:大射野照射及单野照射时,并发症发生率较高。

局限性前列腺癌进行近距离治疗肿瘤控制率几乎与前列腺根治切除术一致,而放疗后并发症发生率较低,已日益成为临床上局限性前列腺癌的一种有效的治疗方法。

另外,质子治疗与传统的外照射光子治疗相比,急性膀胱毒性作用增加,晚期组织损伤降低,而肿瘤局控率两者间无差别,而快中子治疗晚期不良反应较大。

(二)膀胱癌

总体上,膀胱被包括在补量野中,膀胱的最大和最小剂量相同。膀胱癌患者放疗后发生膀胱并发症的概率较高,原因可能为:①膀胱癌患者放疗时膀胱受照体积较大;②肿瘤本身使膀胱对放射线更加敏感;③病变的膀胱可因肿瘤而有某些程度上的功能障碍,有些与膀胱本身有关。

膀胱癌体外放疗加插植治疗的并发症发生率很低,最常见的并发症是插植局部的溃疡形成,通常无症状。出现尿道损伤或全膀胱功能异常如尿频或膀胱痉挛的可能性很小。

术中电子线治疗的并发症比插植治疗局部的反应发生率更低,这可能是由于电子线治疗时,膀胱壁接受的剂量更为均匀。插植治疗时,插入针邻近位置所受的剂量较均匀,就整个膀胱而言,能接受高剂量照射的区域很小,插植治疗剂量的不均匀性影响其总剂量。

膀胱部分耐受单次25Gy照射的能力与动物实验的结果相符合,在以犬为对象的实验中,术中单次给予20Gy,动物可以很好地耐受,应用更高剂量则并发输尿管开口处的瘢痕形成和狭窄。但应用高剂量照射(25~40Gy),显示膀胱收缩功能的膀胱内压测量检查的结果与照射前无变化(随访4年)。因此,整个膀胱功能的异常并不经常由严重的局部膀胱损伤所致。

膀胱癌放疗后1年大约4%发生挛缩。放疗后尿道或膀胱颈部梗阻的原因是局部原来受累的肿瘤放疗后形成瘢痕,也因为这个部位放疗剂量较高或手术后放疗太快,间隔时间太短。手术后间隔4~6周以上再做放疗,就会减少膀胱挛缩。(www.xing528.com)

(三)宫颈癌

宫颈癌患者放疗后泌尿系统并发症的发病率为8%~12%,其中,中等或严重并发症占2%~6%。1/3的女性中,宫颈癌放疗后5~10年可出现长期的膀胱功能障碍,包括尿频、尿急、急性尿失禁、压力性尿失禁和夜尿症。严重的迟发并发症只发生在外照射≥60Gy的患者,其中包括膀胱阴道瘘和直肠阴道瘘。而减少照射剂量、改进治疗技术,可减轻毒副作用,使用腔内放疗可提高综合治疗的局控率。

用以说明宫颈癌放疗后泌尿系统后遗症的分级系统有多种,常用的分级方法为:轻度后遗症指膀胱刺激症状(尿频、排尿困难)轻微,病变为自限性,常用保守疗法;严重后遗症通常包括出血性膀胱炎、膀胱瘘及其他外科治疗或导致死亡的情况;中等后遗症包括:持续的膀胱刺激症状或间歇性血尿,需长期药物治疗者。

患者通常接受体外放疗(AP-PA野或4野照射)及腔内插植照射,插植物位于阴道和子宫内。应用这种技术,对膀胱前后壁的照射剂量很高,但计算每个患者的膀胱所接受的确切剂量是很困难的。膀胱参考点常选用向下拉到膀胱颈的不透X线的Foly球囊的后表面。这个参考点是否为膀胱的最大剂量点,目前尚有争议,因为通常这是膀胱内唯一计算剂量的点。

增加对膀胱的照射剂量可以导致迟发泌尿系统并发症发生率升高及严重程度增加。研究表明,发生泌尿系统并发症者所接受的平均剂量较未发生并发症者要高;发生严重后遗症的患者,接受的平均剂量较发生轻度后遗症患者为高。

直肠癌术后放疗时的体位俯卧位与仰卧位相比,正常组织如膀胱的平均受照剂量显著减少,因此,治疗时也许俯卧位腹部贴着板壁应该是标准的体位。

(四)输尿管损伤

因前列腺癌接受体外放疗的患者中,发生输尿管损伤的概率极小。膀胱癌患者,由于肿瘤本身经常导致输尿管梗阻,因而很难将输尿管损伤与肿瘤复发相区别。在因膀胱癌接受插植治疗的患者,有时可发生输尿管开口部的损伤。宫颈癌放疗的患者中,有1%~3%出现输尿管的狭窄和纤维化。Mcintyre对1 784例FIGOⅠB期宫颈癌患者放疗后输尿管狭窄进行了研究,发现29例出现严重的放射导致的输尿管狭窄,发病率:5年为1.0%,10年为1.2%,20年为2.5%。在盆腔放、化疗患者中,输尿管损伤罕见报道。在人体,较低剂量约12.5Gy的术中照射加上50Gy的外照射即可引起输尿管梗阻。输尿管受照的体积也是影响输尿管损伤的因素之一,减少照射野中输尿管的长度可使肿瘤耐受更高剂量而不增加并发症。

(五)尿道狭窄

许多研究中,尿道狭窄与膀胱损伤一起讨论,多数研究者都注意到,在接受经尿道前列腺切除术的患者,尿道狭窄的发生率较高,尿道开口的损伤在术中三角区放疗的患者中很少见到。

(六)膀胱并发症出现的时间

放疗后出现并发症的时间为数月至数年,平均为13~20个月。

(七)联合治疗的毒性

联合治疗后并发症的临床表现与单纯放疗时相同,包括膀胱刺激症状(尿频、尿急、排尿困难),出血性膀胱炎及膀胱挛缩等。膀胱癌联合治疗的严重并发症发生率相当低,为0%~15%。目前,尚无放、化疗同时或先后进行对并发症发生影响的报道。

三、耐受剂量

膀胱损伤可以累及膀胱的全部或局部。通常,全膀胱损伤的症状包括尿频、尿急、膀胱容量下降和膀胱炎;膀胱局部损伤的症状包括出血、溃疡、结石形成和瘘。

全膀胱接受中等剂量的照射(<40~50Gy)时,全膀胱损伤较少发生,膀胱损伤的发生主要依赖于膀胱所接受的最大剂量(局部损伤);当接受50~60Gy照射时,发生全膀胱损伤的风险开始增加,此时,即便膀胱所接受的最大剂量很低,显著的膀胱并发症仍可能发生。接受50Gy全膀胱照射的患者,其临床并发症的发生率为5%~10%。全膀胱照射剂量为50~65Gy者,并发症的发生率较高。在膀胱的1/3~1/2施以50~65Gy的照射时,并发症发生率为5%~10%。对膀胱的一小部分(<20%)施以60~75Gy照射亦会产生5%~10%的并发症发生率。化疗与放疗同时进行或先后进行对并发症的发生无影响。60~70Gy照射后,在未接受过TURBP的患者中,有0%~5%出现尿道狭窄,在接受过TURBP者中的发生率为5%~15%。

四、放、化疗后对膀胱不良反应的处理

(一)初始评价和放射学评价

由于大多数放、化疗导致的不良反应是轻、中度或短暂的,评价膀胱功能异常和制订治疗计划时需仔细询问病史,并进行体检和尿液分析。

放射学最常用的方法是以超声进行上尿路检查,用于诉有逐渐加重的胁腹痛、血尿或血肌酐升高的患者。对有严重迟发放疗反应、严重膀胱功能障碍,包括尿失禁的患者,可行膀胱造影检查。

(二)尿动力学评价

对尿失禁、非梗阻性排尿不能或非感染及肿瘤性的严重膀胱刺激症状等严重迟发放疗反应的患者,应行尿动力学评价。排尿是一个自主加膀胱收缩后括约肌松弛综合作用的过程。尿流率(每秒毫升数和尿总量)反映膀胱的生理功能,同时,应用肌电图或腔内压力传感器记录括约肌活动、膀胱活动及尿流率可以完整地反映泌尿系统的功能,排尿造影可作为上述检查的有益补充。

正常膀胱的功能性参数为:膀胱容量400~500ml;收缩压2~4kPa(20~40cmH2O);功能性尿道长度,男性6~7cm,女性4cm。尿流率,男性20~25ml/s,女性25~30ml/s。

正常情况下,直至膀胱完全充盈前,膀胱内压一直保持很低,膀胱内压的上升很容易观察到。当膀胱排空过程开始后,膀胱内压出现急剧和持续性的上升。放疗后膀胱功能会发生变化,尽管许多变化是轻微和短暂的,但也有严重和持久的。

(三)迟发反应的治疗

避免迟发反应的最好办法是设法减少照射剂量及膀胱的受照体积。排尿困难可用氢氯非那吡啶(200mg,每天3次)治疗;膀胱储存功能障碍及排尿受阻如前文所述,应予以区别。轻度的膀胱储存功能障碍如轻度尿频,可用解痉药如奥昔布宁、丙胺太林或丙米嗪治疗。对药物治疗效果不佳的严重膀胱储存功能障碍者,可用肠管做膀胱增容治疗。高压氧治疗为放射性膀胱炎提供了一种非创伤性的治疗方案,短期效果很好。

尿道阻力异常较为少见,轻度的括约肌功能失常以药物治疗效果良好。这些治疗的不良反应包括高血压、心悸、心律失常及中枢神经系统的额外兴奋症状。对患有心血管疾病或甲状腺功能亢进的患者,严重的括约肌功能障碍患者可以在尿道周围注射多聚四氟乙烯或胶原治疗。可以手术放置由患者控制的低压括约肌。上述治疗的并发症发生率很低,尿道狭窄最常用的方法是单纯内镜切开术,对复发或复杂的狭窄,则需开放手术治疗,对有固定尿道狭窄但膀胱容量正常的患者,可行间断插管治疗。

放疗导致的严重出血可在膀胱灌洗后,在内镜下用明矾、硝酸银或稀释的甲醛溶液(福尔马林)行烧灼治疗。与福尔马林相关的并发症与应用的浓度有关,通常使用的浓度是1%。持续或反复发作的严重出血患者需行膀胱置换或尿流改道术治疗。

膀胱阴道瘘可用多种外科方法治疗,需用精确的外科技术切除病变,多层修补。在可能的情况下,修补物可选用血运丰富的组织,如网膜、肌肉、脂肪、腹膜等。

对以上方法无法修补的损伤可用大、小肠代膀胱术治疗。

高压球囊成形术治疗输尿管狭窄早期成功率很高,长期成功率为52%。镍钛合金支架治疗输尿管狭窄的效果也令人鼓舞。

膀胱损伤的症状多种多样(如疼痛、出血、尿频等),这些症状有些是对膀胱本身的损伤造成的,有些是对尿道和输尿管的损伤造成的“膀胱的症状”,而且最根本的问题是:对于迟发膀胱损伤有多种评价方法(如症状、放射学、膀胱镜、组织学、膀胱内压测量等)。因此,评价放疗后的迟发膀胱症状损伤方面存在多种评分系统,尽管许多学者在这方面做了不少工作,但目前仍无标准的膀胱毒性反应的分级方法。

为了使研究者可以将临床结果统一起来,有必要采用统一的毒性评分系统(如SOMA)。评分系统必须包括明确界定的有意义的终点,评价毒性反应的诊断实验必须具有特异性,其他因素的影响如手术或肿瘤复发,也必须加以考虑,并发症应准确估计而不是仅提供粗略的百分数。

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