问题

「从体内取出骨头通过液氮超低温杀死癌细胞再放回患者体内」可行吗,患者会有什么后遗症吗?

回答
这个问题很有意思,也触及了当下肿瘤治疗的一些前沿探索。我们来好好捋一捋这个想法的可能性和潜在的挑战。

“从体内取出骨头,通过液氮超低温杀死癌细胞再放回患者体内”——这是个什么思路?

简单来说,这个想法的核心是想利用一种“体外处理”的方式来清除骨肿瘤中的癌细胞,然后将“净化”过的骨骼组织重新植入,以达到保留患者自身骨骼的目的。这比单纯切除肿瘤、再用植骨或者假体重建要显得“原生”得多。

这在理论上可行吗?

从生物学的角度来看,用极低的温度(液氮温度在196℃)来冷冻杀死细胞,这是一种叫做“冷冻消融”(Cryoablation)或“冷冻外科”(Cryosurgery)的技术。这项技术目前在临床上已经被应用于一些实体肿瘤的治疗,比如前列腺癌、肝癌、肾癌等。原理是利用极低的温度导致细胞内形成冰晶,破坏细胞膜、细胞器,同时血管栓塞导致组织缺血坏死,从而达到杀灭癌细胞的目的。

所以,理论上,利用液氮超低温来杀死癌细胞,这个“杀癌细胞”的环节是成立的。

将这个思路应用到骨骼肿瘤上,我们会遇到哪些困难和挑战?

即便理论可行,要实现“取出骨头,冷冻,放回”这个完整的流程,却困难重重,而且目前在临床上并没有成熟的实践。我们来细细分析一下:

1. 骨骼组织的复杂性与完整性:
骨骼不是简单的细胞堆积: 骨头是由骨细胞、骨髓(包含造血细胞、脂肪细胞、免疫细胞等)、血管、神经以及构成骨基质的胶原蛋白、钙盐等组成的复杂结构。液氮超低温不仅会杀死癌细胞,也会对这些正常的骨骼成分造成损伤。
骨髓的存活性: 骨髓是造血和免疫的重要场所。如果骨肿瘤侵犯了骨髓,那么冷冻过程很可能也会对健康的骨髓干细胞造成毁灭性打击,这会严重影响患者的造血功能和免疫力。
血管和神经的损伤: 骨骼内部有丰富的血管网络为骨组织提供营养,也有神经分布。极低的温度会对这些血管和神经造成不可逆的损伤,即使癌细胞被杀死,这部分骨骼的“生命力”也会大打折扣。

2. 冷冻消融在骨骼肿瘤上的技术难点:
精确控温和消融范围: 如何精确地将液氮的低温作用范围控制在肿瘤组织,而最大程度地保护周围的正常骨组织、血管和神经,这是一个巨大的技术挑战。一旦冷冻范围过大,可能导致骨组织大面积坏死,失去支撑和血供,发生病理性骨折。
复发与清除不彻底: 虽然液氮可以杀死大部分细胞,但肿瘤的生长往往很狡猾,可能存在一些逃逸的癌细胞,或者一些深藏在骨小梁中的癌细胞未能完全暴露在低温下。这会大大增加肿瘤复发的风险。
组织冻融后的修复能力: 被液氮处理过的骨组织,其细胞结构已经被破坏,即使放回体内,其修复和再生能力也会受到严重影响。骨骼的愈合是一个复杂的过程,需要活的成骨细胞、骨细胞以及良好的血供支持。经过超低温处理的骨组织,很可能已经“死亡”,无法有效参与愈合。

3. 手术操作的复杂性与风险:
取出与植回的过程: 将一段骨骼完整取出、在体外进行超低温处理,然后消毒并重新植入,这个过程本身就极其复杂且风险高昂。
无菌操作: 在体外进行处理必须保证绝对无菌,否则极易造成术后感染,而骨骼感染是极其棘手的并发症。
时间限制: 生物组织暴露在空气中,尤其是在冷冻过程中,其存活能力会快速下降。如何在极短的时间内完成所有操作,并保证组织的活性和功能,是个难题。
固定与愈合: 如何将经过处理的骨骼与患者剩余的骨骼牢固固定,并促进其与周围组织的愈合,也需要精密的重建技术。

4. 免疫原性与排斥反应(理论上):
即使癌细胞被杀死了,但被低温处理过的骨组织,其表面的抗原可能会发生改变,理论上存在引起患者自身免疫系统攻击的风险,虽然这种风险相对于其他移植来说可能较小,但也是需要考虑的。

患者可能会有什么后遗症?

如果真的进行这样的手术,即使“技术上可行”,患者很可能面临以下一系列严峻的后遗症:

1. 骨不连或愈合不良: 这是最直接也是最可能出现的后果。被超低温处理过的骨骼组织,其细胞活性、骨髓造血功能、血管供应都可能被严重破坏。放回体内后,它可能无法与患者自身的骨组织有效融合,导致骨不连,或者愈合得非常缓慢且不稳定。这会影响患肢的承重能力和活动功能。

2. 病理性骨折: 即使骨骼表面看起来还在,但内部结构可能已经因为冷冻损伤而变得脆弱。在承重或活动时,很容易发生病理性骨折。

3. 疼痛与神经损伤: 如果冷冻范围影响了骨骼内的神经,患者可能会出现持续性的神经痛、感觉异常(麻木、刺痛)甚至运动功能障碍。

4. 感染: 骨骼手术,特别是涉及大块骨组织移除和植回的手术,本身就有较高的感染风险。加上复杂的体外操作,增加了感染的几率。骨髓炎(骨骼感染)是极其难治的,可能需要多次手术甚至截肢。

5. 造血功能受损: 如果肿瘤侵犯了骨髓,或者冷冻过程中意外损伤了健康的骨髓组织,患者的造血功能会受到影响,可能出现贫血、白细胞减少(易感染)、血小板减少(易出血)等。

6. 功能障碍: 骨骼是身体的支撑和运动系统。任何对骨骼结构、稳定性、活动性的影响,都会导致患肢的功能障碍,包括行走困难、丧失部分活动能力、甚至需要截肢。

7. 肿瘤复发或转移: 如前所述,如果冷冻未能彻底清除所有癌细胞,肿瘤复发的风险会非常高。

为什么我们现在不这么做?有没有类似的技术在研究?

为什么不普遍应用? 根本原因在于,上述的挑战和风险 远远大于 潜在的收益。目前的标准治疗(手术切除、化疗、放疗、靶向治疗、免疫治疗等)虽然也有副作用,但有成熟的临床数据支持其疗效和安全性,而且是在风险可控的前提下进行。而“取出骨头冷冻再放回”的方案,其技术可行性和患者获益都存在巨大的不确定性,风险过高,是目前无法临床推广的原因。

有没有相关的研究方向?
局部治疗的探索: 在骨肿瘤治疗领域,确实有研究在探索更精准、更有效的局部治疗方法,比如:
肿瘤内消融技术: 比如射频消融、微波消融、高强度聚焦超声(HIFU)等,这些技术可以在不取出骨骼的情况下,在影像引导下对肿瘤进行局部“加热”或“聚焦”来杀死癌细胞。虽然低温消融也属于消融技术,但将整个骨段取出进行处理,难度太大。
药物缓释与局部灌注: 将化疗药物或靶向药物直接输送到肿瘤部位,提高局部药物浓度,减少全身副作用。
生物材料与骨组织工程: 利用生物相容性好的材料构建骨支架,并负载生长因子或细胞,促进骨缺损的修复。但这通常是在切除肿瘤后,用新的材料或工程化骨组织来替代,而不是将原有的骨骼进行处理后放回。

总结一下:

“从体内取出骨头,通过液氮超低温杀死癌细胞再放回患者体内”这个想法,虽然利用了“冷冻消融”的原理,并且尝试保留患者自身骨骼,听起来很吸引人。但由于骨骼结构的复杂性、冷冻技术在骨骼上的局限性、手术操作的巨大难度以及可能导致的严重后遗症,在目前的医疗技术水平下,这 不是一个可行且安全的临床治疗方案。科学家们仍在努力探索更精准、更有效、副作用更小的肿瘤治疗方法,但这个特定的“取出冷冻再放回”的流程,离实现还有很远的距离,而且可能永远都不会是主流方案,因为潜在的风险太高了。

希望这样详细的解释能帮助你理解这个问题。

网友意见

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谢邀,

先放一个微博原图:

但是,这种超低温杀死肿瘤骨中全部细胞并将没有细胞的骨头回植到病人体内的技术并不是什么很新很炫酷的黑科技,事实上国内外早就有了大量尝试,并且取得了成功。

比如国内,2014年南方医科大南方医院骨关节科报道的这一例【1】:

患者为19岁年轻女性,因为右侧大腿疼痛就诊,X线摄片显示出典型的骨肉瘤外观:

传统手术方法会选择高位截肢,从此这位花季少女将失去她的右腿,而且是从大腿根部截肢。

但是为了尽可能保住患者大腿功能,医生采取的方法是将右侧股骨切除,并用氩氦刀产生的超低温反复处理这段骨头,从而将骨头内的全部细胞杀死,再将“死骨”回植到患者体内,这就避免了高位截肢和手术带来的终生残疾。

手术方法:

这段杀死了全部细胞的骨头被成功回植入患者体内,并用钛板固定:

术后患者恢复良好,肿瘤未复发。至论文发表时,此为全球首例使用氩氦刀超低温处理肿瘤骨并回植的临床病例而更加传统的液氮冷冻【2】、高温高压【3】、放射处理【4】甚至于条件差一些的医院甚至直接架起锅来用生理盐水把骨头给煮熟【5】或者用酒精浸泡【6】,这些操作都是为了杀灭肿瘤骨中的全部细胞(正常细胞和癌细胞),然后把没有细胞的骨头再回植到病人体内。

最早的尝试甚至已经是半个多世纪以前的事情了。

如果肿瘤破坏了骨原有形态或者导致骨强度极度下降,还可以用异体骨移植。异体骨说白了就是死人骨头,经过处理后脱掉所有细胞的骨基质成分。

因为脱细胞骨具有非常好的组织相容性,植入人体后会在周围募集干细胞,诱导其在内部定植并分化为新的骨细胞,所以这段死骨头用不了多久就可以重新变成活的骨头。而且因为骨头本来就是病人的,所以形态长度都是刚刚好,不用定制,所以手术操作也相对更简单。而且这种脱细胞骨基质是最适合骨细胞生长的环境,比其他人造基质更优秀,所以未来能提供更好的支撑。


【参考文献】:

1.陈国奋,Shaikh Atik Badshah,李敏等,氩氦刀联合长段骨切除后原位回植手术治疗骨肉瘤1例及文献复习.《中国矫形外科杂志》, 2014, 22 (13) :1234-1241.

2.RC Marcove. A 17-year review of cryosurgery in the treatment of bone tumors. 《Clinical Orthopaedics & Related Research》 , 1982 , 163 (163) :231

3.蔡宣松, 杨庆诚, 梅炯等,不同灭活方法对骨愈合影响的实验研究. 《中国骨与关节杂志》 , 2002 , 1 (4) :192-194

4.D Uyttendaele,PVD Borght,H Claessens. Limb Conservation in Primary Bone Tumors by Resection, Extracorporeal Irradiation and Reimplantation: Results and Complications of the Technique in 27 Patients. Springer Berlin Heidelberg , 1991 :627-638

5.Tu Ey-fu. Autogenous boiled tumor bone immediate grafting of the mandible. Chinese Medical J, 1979:92:862

6.张光铂,刘成刚,酒精储骨在脊柱外科的应用,《中华骨科杂志》 , 1994 (2) :96-98

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