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背景肿瘤的治疗是医学界的难点和研究热点,对于无法手术治疗的肿瘤,局部高温热疗是主要的可选手段之一。由于肿瘤细胞对热更敏感,在相同温度下,肿瘤细胞对热效应更加敏感,而正常组织可不受损伤或受损伤较小,使热疗成为治疗肿瘤的重要方法。超声热疗是目前肿瘤热疗的主要方法之一,增强超声热疗效果的方法一般有:1.提高超声辐照能量,通过增加发射功率和延长辐照时间来实现,但过高的能量也可能对透声通路和靶区周围组织造成损伤;2.改变靶区组织声学特性,增加声阻抗,使能量在靶区更有效沉积。3.减少组织血流灌注,增加热能在局部的沉积。目前尚缺乏一种非创伤性阻断肿瘤局部血供的方法。在热疗中机体热场的分布是治疗成功的关键,治疗过程中温度的控制是热场分布的重要决定因素。临床常用的微波、射频、激光等热疗方法,针距及每根针的有效范围不易精确控制,不能保证整块肿瘤均匀加热。这主要是因为血液循环造成的热散失使热效应温升无法有效控制,因此热疗的范围、升温过程及最高温度的控制等方面的问题还有待研究。本研究前期试验发现微泡增强的超声空化效应可以造成正常兔肝脏小血管管壁空化机械损伤,出血、血肿和血栓形成,暂时性阻断局部血流,可能是一种新型非创伤性阻断肝脏局部血供的方法。目的本研究建立在超声增强的微泡空化阻断兔正常肝脏血流基础上,研究目的是探讨暂时性阻断肝脏血流灌注对肝脏超声热疗的促进作用,并分析可能造成的肝损伤副作用。材料与方法一、主要仪器及试剂1.实验仪器:第三军医大学新桥医院研制的脉冲式聚焦超声空化治疗仪治疗头频率831KHz,发射占空比0.5%,峰值负压为4.6 MPa,平均声强(ISPTA)0.89 W/cm2。GE公司Logic 9彩色多普勒超声仪,配有超声造影模式。澳大利亚Metron(美康公司)生产的超声波治疗仪。广州市圣高测控科技有限公司生产的测温仪。2.实验试剂:第三军医大学新桥医院研制的“脂氟显”脂质微泡,乳白色凝乳状微泡悬浮液,核心气体为全氟丙烷,微泡浓度约为(4-9)×109/ml,98%粒径小于8μm,平均2μm。二、实验方法40只健康新西兰大白兔,随机分为4组,分别为超声联合微泡加热疗组(USC+MB+UST)、单纯微泡加热疗组(MB+UST)、生理盐水加热疗组(NS+UST)、单纯微泡+假照组(MB+Sham),每组各10只。开腹暴露肝脏部分左中叶后,各组分别处理如下:(一)超声空化1.USC+MB+UST组:经耳缘静脉注射脂质微泡造影剂,同时实施脉冲式超声空化辐照其肝脏5 min。2.MB+UST组:经耳缘静脉推注脂质微泡造影剂,但不实施脉冲式超声空化。3.NS+UST组:经耳缘静脉推注生理盐水,但不实施脉冲式超声空化。4.MB+Sham组:处理与MB+UST组相同。(二)热疗过程各组经以上方案处理后,在超声热疗处理前,在被阻断的肝脏局部插入测温电极,测温仪每隔十秒记录一次温度变化。1、2、3组立即用超声热疗仪持续热疗照射被阻断的局部肝脏,在温度达到42℃后,再持续热疗10 min,测温时间约20 min;4组实施超声热疗假照(不发射超声热疗能量),测温时间与前几组相当,约20 min。(三)超声造影、肝功检查和病理检查第1、2、4组在超声空化阻断血流前、阻断后以及超声热疗后三个时间点实施超声造影观察局部肝脏血流变化。第3组在仅热疗后实施对肝脏超声造影。各组在超声空化阻断前、阻断后和超声热疗后三个时间点抽取静脉血检查肝酶谱、出凝血指标变化。术后取处理部分的肝脏组织作HE染色,光镜观察肝细胞、血窦的改变。(四)分析方法1.视频密度分析法:记录各组在治疗前后各时间点,靶区超声造影动态影像。以JPG格式输出各感兴趣点的超声造影高峰数字化图像;然后采用Adobe Photoshop CS3软件中的直方图功能对其肝脏治疗感兴趣区域(ROI)进行灰阶定量分析,取样注意避开大中血管断面,软件自动计算出取样框内的平均灰阶值(GSV)。2.实时记录温度变化,计算最终温度变化幅度,描绘温度变化曲线,病理学检查肝脏血管、细胞改变。结果一、视频密度治疗前每组各时间点的超声造影高峰平均灰度值,肝脏ROI区域的平均灰度值(GSV)范围是116.42±6.18~119.52±4.14℃,三组差异无统计学意义。治疗后,USC+MB+UST组局部肝脏血流灌注被空化阻断,在治疗后0min,其ROI区域造影高峰平均灰度值显著降为0.42±0.29℃,热疗后为2.18±0.68℃,空化治疗前与治疗后比较差异具有统计学意义;而MB+UST组、NS+UST组和MB+Sham组所有治疗前后的时间点,实施超声造影高峰的平均灰度值变化在112.98±7.73~118.30±3.87℃内,组内治疗前后造影高峰GSV比较差异无统计学意义,但是,与USC+MB+UST组治疗后的GSV比较差异具有统计学意义。二、温度变化USC+MB+UST组热疗后温度平稳上升,最终温度上升幅度最大(均数,以下同)达17.81±2.41℃,即热疗效果最明显,达到42℃所需时间7.43±1.49min(分钟)、与MB+UST组所需时间7.00±5.17min无明显差异(P>0.05),温度变化曲线与方程拟合度最高,回归系数:线性方程R=0.909二次曲线方程R=0.924 ;MB+UST组最终温度上升幅度达13.23±5.89℃,与USC+MB+UST组比较差异无统计学意义(P>0.05),温度变化曲线与方程拟合度较差,回归系数:线性方程R=0.259,二次曲线方程R=0.277。NS+UST组最终温度上升幅度为7.11±2.78℃,多组未能达42℃,温度变化曲线与方程拟合度比USC+MB+UST组差,回归系数:线性方程R=0.632,二次曲线方程R=0.639;MB+Sham组最终温度上升幅度为-0.68±0.88℃,不能达42℃,温度变化曲线与方程拟合度最差,回归系数:线性方程R=0.115,二次曲线方程R=0.119。各组均同时记录自身未处理部分肝脏的温度变化,1、2、3组热疗后比未热疗前略有上升,幅度在3.15±1.36~3.88±2.13℃范围,其温升幅度显著低于自身肝脏超声处理部分温升(P<0.01),但三组组间比较无明显差异;MB+Sham组的自身温度变化为-0.94℃,两者无明显差别(P>0.05)。三、肝功检查结果各组肝酶谱均有上升,USC+MB+UST组肝酶谱升高程度显著高于其它各组,差异有统计学意义(P<0.05);出凝血指标无明显差异(P>0.05)。四、病理改变USC+MB+UST组:热疗组织汇管区充血、出血、血栓形成,动静脉管壁被损伤,肝窦大量充血,肝细胞浑浊肿胀,部分组织内可见空泡分布。MB+UST组:热疗组织汇管区充血,局部少量出血,动静脉管壁相对完整,肝窦轻度充血,肝细胞浑浊肿胀,部分组织内可见空泡分布。NS+UST组:部分管腔轻-中度充血,无出血,部分肝细胞轻度浑浊肿胀,未见空泡。MB+Sham组:汇管区管腔无充血、出血,肝窦见少量红细胞散在分布,肝细胞无明显改变。结论在微泡增强的超声空化阻断兔正常肝脏血流的基础上,实施超声热疗可以获得比非循环阻断情况下更显著的温升效果;单纯微泡的存在也具有一定促进超声热疗温升的作用;微泡增强的超声空化治疗在阻断肝脏血液循环时,产生了一定程度的肝损伤,表现为肝酶谱显著上升,但出凝血指标无明显变化。