纳米碳在分化型甲状腺癌术中应用的研究进展

纳米碳在分化型甲状腺癌术中应用的研究进展关键词：纳米碳 甲状腺癌 淋巴示踪剂 甲状旁腺引言 纳米碳为纳米（nm, 10-9 m）级碳颗粒制成的混悬液，颗粒直径 150 纳米，具有高度的淋巴系统趋向性1 ，在恶性肿瘤手术中，于肿块或附近组织内注射纳米碳可使恶性肿瘤的引流淋巴组织黑染, 定位前哨淋巴结（ Sentinel lymph node），判断肿瘤淋巴转移情况，从而指导手术淋巴清扫范围,避免淋巴结遗漏或过度清扫。曾有学者2将纳米碳用于60 例结直肠癌前哨淋巴结定位的对照研究，使用纳米碳组淋巴结清扫数及黑染淋巴结转移阳性率均高于对照组，表明纳米碳确有助于显示淋巴结，指导手术医师正确进行淋巴结清扫的作用。纳米碳在乳腺癌3、胃癌4 等中的应用也取得了类似的成功。作为良好的淋巴结示踪剂，纳米碳开始被应用在甲状腺癌手术中5。一、纳米碳作为淋巴示踪剂在恶性肿瘤术中应用的原理、历史及意义前哨淋巴结是指接受某一部位淋巴引流的第一站淋巴结6。当原发癌发生淋巴结转移时，前哨淋巴结将最先收容沿着淋巴引流途径转移的肿瘤细胞，当然个别有跳跃转移可能。前哨淋巴结的病理学特征反映了肿瘤细胞转移状况，因而准确识别和定位前哨淋巴结至关重要7。术中前哨淋巴结的成功定位很大程度上取决于淋巴示踪剂的选择。临床上常见的淋巴结示踪剂有放射性同位素踪剂、亚甲蓝及纳米碳8、9 。好的淋巴结示踪剂应具有 1，淋巴组织吸收快，并能清楚地显示淋巴管和淋巴结；2，最好能在淋巴结内停留并聚集较长时间；3，成本低，无毒性10。放射性示踪剂具有放射性和设备要求，限制其在基层医院的应用。亚甲蓝因价格低廉使用方便，有一定的淋巴趋向性，亚甲蓝的使用在临床比较广泛，并在指导恶性肿瘤手术方式上具有重要意义11、12。其缺陷在于：注射后即可进入毛细淋巴管又可进入毛细血管，使被注射部位广泛染色，淋巴结多隐匿在蓝染的脂肪组织内不易辨别，易造成甲状旁腺的误切10、13，且褪色较快，染色在 1h 内最为明显，留给外科医生操作的时间有限10。纳米碳是一种安全无毒的化学制剂，有动物实验证明其无致突变性及致癌性，对动物的中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统无明显影响14-15，临床使用并未观察到毒性反应16。目前临床常用的为纳米级碳颗粒制成的混悬液，颗粒直径 150 nm，具有高度的淋巴系统趋向性由于毛细血管内皮细胞间隙为 2050 nm，而毛细淋巴管内皮细胞间隙为120150 nm，且基膜发育不全故注射到甲状腺组织内的纳米碳颗粒不进入血管，可迅速进入淋巴管及被巨噬细胞吞噬后进人毛细淋巴管，滞留聚集在淋巴结，使淋巴结黑染17，黑色淋巴结与周围组织对比明显，容易辨别，可缩短手术时间10。因纳米碳颗粒直径小于光镜检查范围，所以不会影响黑染组织的病理检查。相较于亚甲蓝，纳米碳具有不进入血循环，淋巴组织中停留时间长，不易引起周围大量组织（特别是甲状旁腺）染色的优点18，称甲状旁腺负性染色，因此有助于辨认保存旁腺；而中央区淋巴结黑染，便于清扫彻底。注入体内的纳米碳随肿瘤切除和淋巴结清扫而消除，少量残留的炭颗粒被巨噬细胞捕获后，在数月内最终通过肺和肠道排泄而消除16。二、纳米碳定位前哨淋巴结在甲状腺癌手术治疗的应用甲状腺癌为内分泌系统常见肿瘤，其中乳头状癌约占 76%。甲状腺乳头状癌生长缓慢，颈部淋巴结转移出现早，但预后良好。而甲状腺切除手术和彻底合理淋巴结清扫是公认治疗甲状腺乳头状癌的最佳选择20。但手术尤其是淋巴结清扫的范围仍有很大争议。多数学者认为，甲状腺乳头状癌 Nla 颈淋巴结转移应该行颈中央区淋巴结清扫术，清扫范围为颈区。NIb 颈淋巴结转移应该行改良性颈淋巴结清扫术，清扫范围为颈区。如果发现有上纵隔淋巴结转移（区），同时行该区淋巴结清扫。目前并不主张对 cNO 分化型甲状腺癌行预防性全颈淋巴结清扫术,但对是否需要行预防性颈中央区淋巴结清扫术，意见尚不一致21。Dohetry 认为预防性 VI区淋巴结清扫可以使潜在淋巴结复发风险的分化型甲状腺癌从中获益，但再次手术行颈中央淋巴结清扫的并发症发生率高。Steward 等则认为，目前尚没有预防性 VI 区淋巴结清扫可以降低分化型甲状腺癌术后复发率及死亡率，但已有充分证据表明其可以增加患者并发甲状旁腺功能低下的风险22。因此，扩大的淋巴结清扫对那些没有淋巴结转移的患者不仅是不必要的，而且会增加手术损伤，增加手术并发症和后遗症，因此临床上需要一种能准确判断淋巴结转移情况的方法来指导是否进行淋巴结清扫23。术中应用纳米碳混悬液可有效显示前哨淋巴结18，有助于选择合适的手术方式及减少并发症。术中使用纳米碳混悬液的方法：常规显露甲状腺，注意不要损伤其被膜，并常规显露喉返神经并予以保护，用疫苗注射器（用皮试针筒）抽取 1 支纳米碳混悬液，注射 0.1ml 至原发肿瘤。为防渗漏，在组织中潜行一段距离后回抽无血后再推注，取出针头时用纱布轻压穿刺点，推注速度宜慢。注毕 510 分钟后即可显示前哨淋巴结。当淋巴管及淋巴结被黑染时，该黑色的淋巴结即认为是前哨淋巴结16、24 ，可将黑染淋巴结标记送检，明确前哨淋巴结性质后确定手术方式。江国斌等25使用纳米碳鉴别前哨淋巴结发现：纳米碳标示的前哨淋巴结定位活检的总成功率为 93.0，其准确率为 88.4，灵敏度为 92.9，说明纳米碳混悬液示踪技术对明确甲状腺乳头状癌是否进行颈部淋巴结清扫具有指导意义。王晓雷等5将 36 名患者分为试验组与对照组，对比了使用纳米碳及未使用染示踪剂的淋巴结检出率，结果：试验组区清扫标本中黑染组织内共发现 177 枚淋巴结( 每例 4-18 枚)，平均每侧 9.3 枚，其中共有 83 枚淋巴结有癌细胞转移( 每例 016 枚)，平均每侧 4.4 枚；试验组 VI 区清扫标本的未黑染组织中共发现 9 枚淋巴结(0-2 枚) ，平均每侧 05 枚；其中有 2 枚淋巴结有转移。淋巴结纳米碳黑染率 95.2(177 186)。对照组区清扫标本中共发现 124 枚淋巴结(每例 l-12 枚) ，平均每侧 6.3 枚。其中共有 80 枚淋巴结有转移(每例 0-12 枚)，平均每侧 4 枚。试验组中黑染淋巴结数量与对照组淋巴结清除数量差异存在统计学意义。证明纳米碳可使淋巴结更易辨认，减少淋巴结遗留，提高区淋巴结清扫的彻底性。其试验组区清扫标本中有 9 枚淋巴结未黑染，其中有 2 枚淋巴结有肿瘤转移，可能与癌栓阻塞淋巴管有关，也可能与纳米碳注射和手术操作时间间隔较短，淋巴引流尚不充分有关。有人16分别在 100 例甲状腺癌患者的术中使用纳米碳与美蓝作为示踪剂，清扫的淋巴结数分别为 126 枚和 102 枚，最终病理证实为转移淋巴结数分别为 77 和 48 枚，证实，纳米碳的淋巴染色率较美蓝高；其淋巴结检出的敏感性、特异性、准确性率和假阴性率分别为 93.3%, 100%,97%,和 5.2%,均较美蓝有明显优势（分别为 80.6%、100% , 93%和 9.9%）；纳米碳的淋巴转移的阳性率 61.1%,明显高于美蓝 47.1%。同时纳米碳淋巴结成像的时间比美蓝长，可以留给手术医生足够的时间，且纳米碳的应用具有可重复性。纳米碳对于 NIb 颈淋巴结转移的患者行改良性颈淋巴结清扫同样有指导意义，伍波等26对 26 例乳头状甲状腺癌的患者行腔镜辅助下侧区颈淋巴清扫术时，观察到纳米碳方便显示侧区淋巴结，有助于腔镜辅助下淋巴结清扫。综上所述，术中应用纳米碳，可以很好的显示分化型甲状腺癌的淋巴转移情况，指导手术方式尤其是淋巴清扫的范围，避免淋巴遗漏，同时可以防止过度治疗造成的并发症的增多，具有较大的临床意义。三、纳米碳在辨认和保留甲状旁腺的意义、原理及作用。甲状旁腺为紧密依附在甲状腺背侧的腺体，一般为 4 枚，呈黄褐色或红褐色，如豌豆瓣或扁豆瓣的形状，解剖位置变异较大。甲状腺癌术中极易损伤甲状旁腺及其血运。有资料显示甲状腺全切及近全切术后，永久性甲状旁腺功能低下的发生率为 23327。表现为PTH 减少甚至测不出、低血钙、高血磷、神经肌肉兴奋性增高。该病轻者手足麻木、易激动、烦躁，重者四肢抽搐，更严重者影响呼吸功能、威胁生命,患者需要长期补充钙剂和维生素 D28。该并发症严重影响了手术的治疗效果和患者的生活治疗。研究表明：永久性甲状旁腺功能低下的主要危险因素为术中无意切除甲状旁腺、双侧淋巴结清扫及外科医生的手术经验。因此，尽可能多的辨认和保留甲状旁腺成为预防术后甲状旁腺的重要手段29。但是，因为甲状旁腺特殊的解剖位置，同时甲状腺癌手术常常需要甲状腺全切及中央区淋巴结清扫，导致甲状旁腺的保留变得极其困难。传统染色剂亚甲蓝等，因其可以进入血管，显示淋巴结的同时，会造成甲状旁腺的同时蓝染，易造成甲状旁腺的同时误切10。而纳米碳不易进入血管，仅经淋巴组织引流，甲状腺及甲状旁腺淋巴引流途径不同，因此可以将甲状旁腺与黑染的甲状腺组织和淋巴组织分开，避免误切甲状旁腺。王晓雷等5将，对照组（ 18 例、未使用染色剂）中的区清扫标本中，经病理证实共有 8例甲状旁腺被切除。试验组（18 例、使用纳米碳）中有 7 例甲状旁腺被切除，但均存在于未被黑染的组织中，在黑染的组织中均未发现甲状旁腺。这说明纳米碳不会将甲状旁腺染黑。曾玉剑等30将 80 例甲状腺癌患者随机平均分为对照组和纳米碳组，其中对照组误切甲状旁腺 11 枚，纳米炭组没有甲状旁腺误切。两组都没有永久性低钙血症及 PTH 降低。但对照组发生暂时性低钙血症症状 14 例，纳米碳组为 1 例。对照组检测 PTH 暂时性减低为18 例，纳米碳组为 3 例，证实纳米碳对于保护甲状旁腺有重要作用。其他医生16、24、31 也有类似报道。综上所述，纳米碳作为淋巴结示踪剂在手术中有助于甲状旁腺的辨认及预防术后甲状旁腺功能低下的功能。四、总结、展望纳米碳是一个使用方便，安全无毒、淋巴染色效果良好、性能稳定的淋巴示踪剂，临床上广泛使用。纳米碳应用于分化性甲状腺癌中可以很好的指导淋巴清扫范围及保护甲状旁腺。但纳米碳对有癌栓严重阻塞的淋巴结显示不全21，然而当出现癌栓严重阻塞淋巴的情况时，往往已有临床淋巴结转移表现，因此手术医生在判断淋巴结是否有转移时，还需结合术前影像学检查及自身临床经验。纳米碳在甲状腺癌中的应用临床上开展时间并不长，范围也不算广，国内外循证文献报道纳米碳的应用很少。尽管如此，我们有理由期待，随着纳米碳的应用推广，术者经验的积累，标准化的手术方式的发展，纳米碳会为更多的甲状腺癌患者带来好处。1 Feng Yang, Chen Jin, Dong Yang, Magnetic functionalised carbon nanotubes as drug vehicles for cancer lymph node metastasis treatment. EJC,47 (2011) 1873-1882.2傅骏,郁宝铭,卞国伟等.纳米碳标记在结直肠癌根治术中的应用. 中华胃肠外科学杂志,July,2007,Vol 10,Suppl.3颜博,葛洁,张斌等 .纳米碳在乳腺癌前哨淋巴结活检中的临床应用. 中国肿瘤学临床, 2011,38(21).4李佰营,王直,姬生威等.纳米碳示踪技术在胃癌根治术中的应用. 现代肿瘤学杂志,2012,20(08)：16731674.5王晓雷,吴跃煌,徐震纲等.纳米碳在鉴别甲状腺周围淋巴结和甲状旁腺中的作用. 中华耳鼻喉头颈外科杂志,2009,02.014.6Tomoharu Sugie,Terumasa Sawada,Nobumi Tagaya,et al.Comparison of the Indocyanine Green Fluorescence and Blue Dye Methods in Detection of Sentinel Lymph Nodes in Early-stageBreast Cancer.,Society of Surgical Oncology, DOI 10.1245/s10434-013-2890-0.7李艳,李囡,翟士桢等 .特异性前哨淋巴结显像剂 Tcm-rituximab 药盒的制备及生物评价.同位素, V01.24 Suppl.Dec.2011.8S.K.Lee,J.H.Choi,H.I .Lim,et al. Sentinel lymph node biopsy in papillary thyroid cancer: Comparison study of blue dye method and combined radioisotope and blue dye method in papillary thyroid cancer. EJSO,35 (2009) 974-979.9JIANXING HE,SHUBEN LI,WENLONG SHAO,et al. Activated Carbon Nanoparticles or Methylene Blue as Tracer During Video-Assisted Thoracic Surgery for Lung Cancer Can Help Pathologist Find the Detected Lymph Nodes. Journal of Surgical Oncology 2010;102:676682.10童朝刚,陈晓鹏.亚甲蓝、纳米活性炭及中华墨汁作为胃癌淋巴结示踪剂的效果比较. 实用癌症杂志,Sep 2010,Vol 25,No.5.11 Fernando A. Angarita,Sergio A. Acuna,Sergio Cervera,et al. Meeting Surgical Necessities for Sentinel Lymph Node Biopsy in Breast Cancer: Experience with Methylene Blue in a Colombian Hospital. 2012 Wiley Periodicals,Inc.,1075-122X/12.12 Yong Bae Ji,Keon Joong Lee,Yong Soo Park,et al. Clinical Efficacy of Sentinel Lymph Node Biopsy Using Methylene Blue Dye in Clinically Node-Negative Papillary Thyroid Carcinoma. Ann Surg Oncol (2012) 19:18681873.13倪荣生,高下.头颈部肿瘤前哨淋巴结的研究进展 ,临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,Jun2009,Vol.23,No.12.14Tongeren MJKromhout HGardiner k Trends in levels of inhalable dust exposure，exeeedanee and overexposure in the Eurapean carbon black manufacturing industryAnn Occup Hyg,2000,44(4)：271-28015Magrez A,Kasas S,Salicio V,et a1.Cellular toxicity of carbon-based nanomaterialsNano Lett,2006,6(6):1121112516R.T.Hao,J.Chen,L.H.Zhao,et al.Sentinel lymph node biopsy using carbon nanoparticles for Chinese patients with papillary thyroid microcarcinoma. EJSO 38 (2012) 718-724.17 Hagiwmra A,Takahashi T,Sawm K,et a1.Lymph nodal vital staining with newer carbon particle suspensions compared with India ink:experimental and clinical observations.Lymphology,1992,25:84-89.18 贾中明,刘艳,黄秋林.纳米炭定位前哨淋巴结在 cN0 甲状腺乳头状癌中的临床研究. 临床合理用药,2011 年 9 月第 4 卷第 9C 期.19Kelly BruB,Dominique Balharry,Keith Sexton,et al.Combustion-Derived Nanoparticles:Mechanisms of pulmonary toxicity.Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2007) 34, 10441050.20 殷德涛,王庆兆.分化型甲状腺癌的治疗 .中国普通外科杂志. VoI.16 No.1Jan.2007.21 Ernest L. Mazzaferri, MACP, Gerard M. Doherty，et al. The Pros and Cons of Prophylactic Central Compartment. THYROID ,Volume 19, Number 7, 2009 Mary Ann Liebert, Inc.22Iyer NG;Shaha AR.Central compartment dissection for well differentiated thyroid cancer.and the band plays on.Current Opinion in Otolaryngology and Head and Neck Surgery,2011,19:106-112. Jong-Lyel Roh1 and23Jong-Lyel Roh,Wayne M Koch. Role of sentinel lymph node biopsy in thyroid cancer.