乐伐替尼（Lenvatinib）也是治疗甲状腺癌非常重要的药物，2015年《新英格兰医学杂志》发表了SELECT研究，研究入组标准与DECISION研究类似，研究按2:1比例随机分配晚期患者接受乐伐替尼和安慰剂治疗，乐伐替尼组每日给药24mg，该剂量远远高于国外批准乐伐替尼用于肾癌的16mg和肝癌的8~10mg。
研究的主要终点是PFS，结果显示，乐伐替尼明显改善患者PFS，患者PFS由3.6个月延长至18.3个月。在客观缓解率上，乐伐替尼对比索拉非尼也有明显优势。超过50%的患者达到完全缓解或部分缓解。总生存期亦有所改善，但无统计学差异。在安全性方面，超过40%的患者出现了3级以上高血压，这与联合其他治疗相关，也与乐伐替尼的高剂量用药有一定关系。
治疗期间不良事件（TEAE）导致67.8%和82.4%的患者剂量下降和中断，但有14.2%的患者因不良反应而中止治疗，总体上，安全性可接受。2015年2月，美国FDA批准了乐伐替尼用于治疗晚期甲状腺癌。2018年9月，NMPA批准其用于治疗肝癌，但是并没有推荐其用于治疗甲状腺癌，而且该药物的费用较高，所以专家组将乐伐替尼作为二级治疗推荐。
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