调强放疗时代头颈部肿瘤腮腺组织损伤的认识及研究进展*

岑妍芳 综述,李媛媛,金风 审校

550001 贵阳, 贵州医科大学临床医学院 肿瘤学教研室(岑妍芳、李媛媛、金风);贵州医科大学附属医院·贵州省肿瘤医院 头颈肿瘤科(李媛媛、金风)

全球每年新诊断的头颈部肿瘤约64万人，且呈逐年上升趋势，病理类型以鳞癌为主，占90%以上[1]。放射治疗是头颈部鳞癌主要治疗手段之一，其所诱发的腮腺损伤是最常见的治疗并发症之一。腮腺功能损伤导致口干症、吞咽困难和龋齿等风险增加，并严重降低患者的生活质量[2]。调强放疗目前是放疗的主要手段，与二维常规放射治疗(2 dimensional conventional radiation therapy,2D CRT)和三维适形放射治疗(3 dimensional conformal radiation therapy,3D CRT)比较，具有提高肿瘤靶区照射野剂量，同时最大限度地保护正常组织的优点[3]。尽管腮腺的保护在调强适形放疗时代已有很大改善，由于腮腺组织对辐射敏感，且解剖位置常常紧邻治疗靶区，腮腺的放射性损伤仍不可避免[4]，动态评估放射治疗引起的腮腺变化及以更优化的方式防治腮腺功能损伤仍值得探讨。本文就近年来调强放射治疗对腮腺的影响相关研究作一综述。

1 调强放射治疗技术对腮腺保护的优势

调强适形放疗(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)通过调整靶区内的射线强度,使剂量分布与靶区的三维形状一致，而避免剂量重叠或漏照，提高生存率及肿瘤局部控制率。在头颈部肿瘤的放疗中,与常规放疗不同，IMRT中受损的腮腺在治疗后2年内得以恢复部分功能，从而减少口腔干燥的发生[5]。在国内外均有不少研究关于IMRT对腮腺保护的报道。

马岩等[6]研究发现与常规放疗组相比，IMRT组在降低腮腺受照体积和照射剂量方面更具优势。郑勤红等[7]研究发现相比常规放疗，调强放疗能使鼻咽癌患者口干燥症的发生率从81%降到20%左右。

在国外的研究中， Harrington等[8]也证实了与常规放疗相比，接受IMRT治疗的头颈部肿瘤患者口干燥症发生率显著减少。2014年的一项荟萃分析结果显示IMRT组的口腔干燥症发生率显著低于常规放疗组，且唾液分泌功能恢复显著增加，口干和生活质量也显著得到改善[9]。有研究将头颈部鳞癌患者随机分为IMRT和3DCRT两个治疗组进行观察，结果显示在治疗8周后，IMRT组≥2级口腔干燥症发生率比3DCRT组显著降低(24%vs53%；P=0.024)，证实IMRT能显著降低头颈部鳞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)患者2级以上口腔干燥症的发生率[10]。最近的一项meta分析也发现IMRT能显著降低头颈部鳞癌放疗致2级以上急性口腔干燥症发生的风险[11]。

2 调强放疗下对腮腺组织损伤的认识

2.1 放射性腮腺损伤的机制

目前尚缺乏关于放射治疗对腮腺损伤机制的统一认识。可能的机理包括腮腺腺泡细胞直接损伤和血管内皮细胞损伤两种[12]。

绝大部分学者认同浆液性腺泡细胞的急性死亡是涎腺早期损伤的主要原因。腮腺在高剂量照射下主要表现为细胞坏死，而在低剂量时则表现为细胞凋亡。霍文艳等[13]发现急性放射性腮腺损伤的主要原因是细胞凋亡，而慢性损伤则是腺体的退行性改变和萎缩。射线直接或间接地损伤腮腺细胞DNA也可引起细胞死亡。在细胞周期中对射线最敏感的是M期细胞，S期细胞敏感性最差。Eriksson等[14]认为腺泡细胞在放疗后功能仍活跃且较为富氧，更易产生自由基。因此，涎腺腺泡细胞处于G0期(静止期)，但对辐射却极为敏感。有研究对小鼠进行定向放射治疗，观察到腮腺唾液腺细胞在治疗时甚至在治疗后3小时有显著的DNA双链断裂现象[15]。

除了对腺泡细胞的直接损伤，也有证据表明血管内皮细胞是放疗损伤的主要靶点。Xu等[16]在照射24小时后观察到小型猪的微血管密度明显降低。此外，腮腺局部血流速率在放射后4小时约下降40%，直到研究结束(2周)仍呈明显下降趋势。

2.2 IMRT放射治疗中腮腺的变化

2.2.1 腮腺体积的变化 随着放疗时间及次数的增加，腮腺的体积趋于变小，从而使腮腺的平均照射剂量有所增加。Sharma等[17]观察到接受调强放疗的鼻咽癌患者左侧及右侧腮腺的平均受照剂量相比放疗前分别增加了3.3%～32.2%及5.6%～45.1%。而Beltran等[18]发现接受IMRT治疗的16例头颈部肿瘤患者的左、右侧腮腺的平均受照剂量分别增加了6.1%(-5.4%～23.5%)、4.7%(-9.1%～22.3%)。Bandlamudi等[19]的研究显示：头颈部鳞癌的放疗中，腮腺计划目标体积与平均剂量的比值呈负线性相关，这种相关性表明平均剂量≥40Gy是发生不可逆的口腔干燥症的潜在危险因素(P=0.001)。

有研究报道在放疗后3个月、2年腮腺体积分别减少33%和84%，且腮腺体积减少百分比与其受辐射剂量以及静息唾液流速减少存在相关性[20]。 Zhang等[21]发现腮腺平均体积在放疗20次时减少超过30%，在第30次达到最小值，并且在第30次时腮腺向内和向上平均移动0.30cm和0.18cm。李媛媛等[22]发现鼻咽癌患者左右腮腺在放疗至15次及28次时分别平均缩小17%、16%及22%、24%，且左右腮腺内外界向体中线方向移位。另一项研究发现接受IMRT治疗的鼻咽癌患者腮腺的体积中位数绝对值和体积减少百分比分别为19.51cm3和35%，且在放射治疗结束时，实际腮腺剂量平均增加了11.38%[23]。Wang等[24]研究认为在IMRT治疗鼻咽癌期间，肿瘤缩小可能导致同侧腮腺受照剂量变大，从而引起腮腺的照射剂量计算及位移不准确。因此，测量腮腺内侧边缘和原发肿瘤靶区鼻咽部大体肿瘤体积(nasopharynxgross tumor volume,GTVnx)体积减少可能是优化IMRT治疗计划和使患者受益的潜在有效策略。

2.2.2 腮腺血流的变化 腮腺内的血管与唾液流速存在相关性。在放疗结束1～2周内，腮腺实质内小动脉血流会发生明显的血流变化，与口腔干燥程度呈负相关。放疗后第3周起，腮腺血管开始收缩，血流阻力指数增加，腮腺血液变化与口腔干燥程度呈正相关[25]。有研究发现以25Gy的剂量照射后，小型猪腮腺的微血管密度和血管流速明显下降[16]。

2.2.3 腮腺的剂量学特征 一项关于腮腺损伤与受照射体积及剂量的关系的报道显示，腮腺D33和D50的剂量阈值分别为45Gy和30Gy，该研究按上述阈值分别将剂量限制在患侧腮腺剂量D33和D50小于阈值和大于等于阈值，结果显示前者腮腺功能恢复好于后者[26]。郑勤红等[7]报道显示腮腺受照射第1周平均剂量达到10Gy时唾液分泌量可减少50%～60%，当腮腺受照射平均剂量达到40Gy后3/4以上患者发生不可逆性唾液腺损伤，继而导致永久性口干症。美国放射肿瘤协作组的一项临床试验(RTOG0619)推荐至少一侧的腮腺平均剂量不超过26Gy，或至少一侧腮腺50%体积受照剂量小于30Gy。但在国内，实际工作中给予左右侧腮腺的平均照射剂量分别有DT 36.72Gy和DT 36.47Gy及DT 37.13Gy和DT 37.16Gy等[27-28]。这可能与腮腺的解剖位置或体积的变化、治疗计划系统的差异、勾画靶区的临床医生或者物理师的技术熟练程度等相关。

3 放疗过程中对腮腺的功能检测与放射性损伤的防治

3.1 腮腺功能的评价方法

3.1.1 涎腺流量测定 唾液流速的测量是最经典也最常用的唾液腺功能评估方法[29]。此方法可在静息状态下(未受刺激)或者催涎剂(受刺激)情况下进行。以整个口腔唾液流率<0.1mL/min或刺激唾液流率<0.7mL/min为标准来定义口干。

3.1.2 腮腺显相法测定腮腺功能 腮腺显像仪器监测时患者采用仰卧位，使用伽马显像器以低能量高分辨率准直器进行闪烁扫描，由核医学科医师绘制左右腮腺和颌下腺周围相关区域和相应的时间-活动曲线，使用中线颈部区域进行背景校正，并将时间-活动曲线拟合为指数函数[9]。根据注射显像剂及含维生素C后腮腺的显影情况判断腮腺功能损伤程度，分为轻度、中度和重度3种情况，相对应的时间-放射性曲线分别呈“反S”、“抛物线型”、“持续上升型”和“水平线型”。

近期有研究[30]在头颈肿瘤中使用动态定量pertechnate闪烁扫描法纵向评估腮腺功能和估计腮腺保留放射治疗的剂量-反应关系，得出放疗剂量与唾液分泌分数存在负相关的关系。动态定量pertechnate闪烁扫描法是种简单、可重复和微创的检测方法，但目前使用该方法仍缺乏共识，它可能是唾液流量测量的一种合适的替代方法。

3.1.3 磁共振弥散加权成像测定腮腺功能 磁共振弥散成像技术是目前在活体上测量水分子弥散运动(布朗运动)与成像的唯一方法，其图像信号强度随着组织病理的变化而变化，可以用来观察组织细胞水平改变的情况[31]。

在放射治疗中，腮腺组织的T2值呈持续增高。可能的解释是，由于腺泡细胞的损失，细胞外空间相对扩大，从而导致腮腺细胞中游离水的蓄积。T2-mapping是测量组织的T2值的一种磁共振定量技术。近来有研究显示腮腺标准化T2信号变化率与平均照射剂量呈显著负相关，且腮腺的体积与口干等级具有一定的相关性，指出T2-mapping能够无创地评估鼻咽癌患者腮腺放射损伤的动态变化[32]。T2-mapping在腮腺中应用的可行性已得到证实[33]。

Marzi等[34]应用腔内非相干运动成像(intravoxel incoherent motion,IVIM)和动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)技术观察口咽鳞状细胞癌患者放疗前后腮腺的变化，发现在治疗前2周腮腺体积与剂量之间存在微弱的相关性，在放疗结束后腮腺体积和基线DCE-MRI参数之间呈显著相关。IVIM-DWI和DCE-MRI在放疗早期和放疗后可监测腮腺体积变化，评估个体微毛细血管灌注和组织扩散性。因此，IVIM-DWI和DCE-MRI对腮腺体积变化与相关变量关系的探索具有潜在价值。

3.1.4 超声 B超检测可观察到腮腺的形态大小和腮腺内动脉血管的变化情况。腮腺血流变化与口干程度存在负相关性。腮腺功能受损程度随着放疗次数的增加而加重，从而出现口干症状，这与腮腺血流受阻、流速下降呈一定相关性[35]。

3.2 腮腺放射性损伤的防治

3.2.1 药物干预 目前临床上常用的防治放射性腮腺损伤的药物主要有氨磷汀、毛果芸香碱、氨甲酰甲胆碱等。

3.2.1.1 氨磷汀 氨磷汀作为有机硫代磷酸盐的一种，能够通过清除氧衍生的自由基来保护细胞免受辐射损伤，其对腮腺的保护主要体现在对腺导管细胞和腺泡细胞的保护。

Riley等[36]发现应用氨磷汀可能降低放疗结束时中度至重度口腔干燥症(2级以上)的风险。Gu等[37]对17项试验进行荟萃分析，结果显示使用氨磷汀可显著降低2～4级急性口腔干燥症或晚期口干症(P<0.001)，且相关毒副反应(如恶心、呕吐等)可耐受。而在Lee等[38]的一项随机双盲试验中，在治疗12个月后，氨磷汀组大于2级晚期放射性唾液腺毒性发生率比安慰剂组低(66%vs82%)，但无统计学意义。同时氨磷汀组的黏膜炎、呕吐、低钙血症等毒副反应比安慰剂组重。因此，当前氨磷汀在改善HNSCC放射治疗副反应中的作用仍然存在争议。

3.2.1.2 毛果云香碱 Burlage等[39]发现经毛果芸香碱预处理的大鼠唾液腺中增殖细胞核抗原的表达增加从而减轻了放射治疗中腺体的损伤。毛果芸香属植物是M胆碱受体激动剂，可刺激唾液分泌。一项大规模Ⅲ期临床对照研究结果证实毛果云香碱中提取的匹罗卡品因能显著增加唾液流量从而减经放射性口干症[40]。Yang等[41]评估了6项前瞻性的随机对照试验，结果表明毛果芸香碱增加了未受刺激唾液流速，并降低了放疗后口腔干燥症等级。

3.2.1.3 氨甲酰甲胆碱 氨甲酰甲胆碱具有与毛果芸香碱类似的作用机制，可刺激副交感神经系统，但对胆碱酯酶的破坏具有抗性[42]。Jaguar等[43]进行了一项前瞻性双盲研究来评估氨甲酰甲胆碱对口干症和唾液酸化的影响，发现与安慰剂组相比，氨甲酰甲胆碱组的口腔干燥症评分显著降低(P<0.001)。因此认为放射治疗期间预防性使用氨甲酰胆碱可有效减少唾液腺损伤，对口腔干燥症有重要影响，且副作用最小。

3.2.2 基因治疗 目前，基因治疗仍处于临床前期研究中，虽然许多研究小组已证明其可行性，但探索唾液腺基因转染临床应用的研究数量相对较少[44]。

20世纪80年代中期，美国科学家Peter发现在细胞膜上存在着水通道蛋白(aquaporin，AQP)家族。水通道蛋白在人体组织中分布广泛，可存在于泌尿系统、消化系统、呼吸系统及神经系统等。存在于涎腺的蛋白亚型以AQP1、AQP2、AQP5多见，这些亚型与唾液和泪腺的产生有关。水通道蛋白是专一运输水的通道蛋白，对水分子具有选择性通过的特性。正是由于水通道蛋白独特的作用，人们期望将其转染到唾液腺组织以增加唾液的分泌。基于水通道蛋白的基因治疗对放射性腮腺损伤的治疗有一定的临床应用价值。其安全性和有效性已得到部分证实[45-46]。腺病毒介导的AQP1基因转染能增加猪腮腺的唾液流速，从而减少辐射诱导的口腔干燥相关症状。一项单项研究证实基因治疗可在临床上应用于唾液腺相关性疾病[46]。Wang等[47]使用超声辅助基因转移(ultrasound-assisted gene transfer,UAGT)将人和猪AQP1cDNA传递给受照射的小型猪腮腺，结果表明这种非病毒基因转移方法可以增加受照射的腮腺唾液流量。以上研究表明，唾液腺基因转移可能有助于修复受辐射损伤的唾液腺，将寡核苷酸转移相关的非病毒方法(如小环的UAGT或纳米颗粒)应用在唾液腺的研究可能是有益的。

3.2.3 口腔支架 Jaguar等[48]研究报道放射治疗期间使用口腔支架，可减少唾液腺照射剂量。口腔支架是个体化的开口装置，可降低正常组织的照射剂量[49-50]。2014年的一项研究评估了接受IMRT治疗的患者口内支架的实际益处，发现同侧腮腺的平均剂量在支架组为35.0Gy，而在对照组为41.8Gy(P=0.05)，从而认为该装置与IMRT联合使用可以减少腺体组织中的辐射剂量[50]。近来也有研究显示口腔支架可减少粘膜反应，其主要通过增加口腔器官间的空间距离、放疗剂量梯度发挥作用[51]。

3.2.4 干细胞 间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植具有潜在的治疗价值。将移植的干细胞分化为功能性唾液腺细胞有能够再生唾液腺的功能。有研究给实验小鼠尾静脉输注脂肪干细胞后立即以18Gy的剂量进行放射治疗，结果显示干细胞处理组的小鼠腮腺有更多的功能性腺泡、更高的淀粉酶水平和更高的微血管密度，并且在大鼠实验中也得到证实，在照射中导管再生能力的丧失，导致腮腺腺体功能障碍，从而唾液产生减少，而在含有干/祖细胞的唾液腺区域放疗后口腔干燥的发生率降低[52]。因此，干细胞替代疗法可能是治疗放射诱导的腮腺损伤的良好选择。

4 存在的问题和展望

调强放疗时代头颈部肿瘤患者腮腺的放射性损伤仍不可避免。尽管有技术改进，但仍约有40%的鼻咽癌患者在IMRT后仍然出现口干症状[53]。且有研究发现头颈部肿瘤患者在治疗结束后3个月时口腔干燥症加重[54]。在放疗过程中由于腮腺体质量的变化、解剖结构的位移、血流、体积及分次照射中不可避免的摆位误差等因素，腮腺受照射剂量也相对逐渐增加，从而加重损伤。因此，有学者在IMRT的基础上，提出自适应放疗的概念。自适应放疗(adaptive radiation therapy,ART)作为新型放疗模式，在图像引导的基础上利用在线或者离线影像装置，了解肿瘤大小形态、正常组织解剖位置及摆位误差等情况，从而对原计划进行适时调整，并降低腮腺的受照剂量。但是目前关于修改计划的最佳时期尚未有共识[55]。

随着唾液腺分子生物学理论和技术的不断完善，腮腺基因转染的有效性和安全性已得到证实，这为放射性腮腺损伤的治疗提供了良好的临床前景。当前已有研究在试验动物身上用腺病毒作为载体实现水蛋白基因的转染，但是病毒本身的限制性使试验无法进一步行II期研究。另一方面，干细胞作为潜在的治疗方式，是治疗放射诱导的腮腺损伤的良好选择。目前，基因及干细胞的领域仍处于临床前期研究中。或许基因及干细胞水平的研究成功将是在放疗过程中防治腮腺损伤的另一大突破。如何在不降低头颈部肿瘤靶区的前提下最大限度地保护腮腺功能仍是当前及未来需探讨的问题。

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