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高强度聚集超声(HIFU)作为一种无创治疗肿瘤的技术已在临床应用中取得了很好的效果。但如何进一步提高治疗效率是HIFU技术急待解决的一个重要科学问题。很多研究者证实采用SonoVue、自制微泡、氟碳化合物纳米乳剂、ADV(Acoustic Droplet Vaporization)、酒精等方法能增强HIFU治疗。为了筛选更好地增强HIFU治疗的方法,开展不同的壳材料、不同的芯材料(气体或相变型液滴)增强HIFU治疗的研究就显得非常重要。为此,本文研究了无机壳材料——介孔二氧化硅纳米微球分别包裹沸点29℃的全氟戊烷(MSNC-PFP)、沸点56℃的全氟己烷(MSNC-PFH)与磷脂包裹全氟化硫的微米级气泡(SonoVue)分别增强HIFU在蛋清体模中的损伤及其损伤机制,探索更好的增强HIFU治疗的增效材料。 目的 比较不同增效剂增强HIFU在蛋清体模中的损伤,并探讨增效机制;为从壳材料、芯材料的角度筛选更好地增强HIFU治疗的增效材料提供实验依据。 方法 1.比较不同增效剂增强HIFU在蛋清体模中的损伤 在体模制作过程中分别把0.3ml(1×106/ml)MSNC-PFP、MSNC-PFH和SonoVue三种增效剂均匀地混合到100ml体模材料中。在体模制作过程中,分为2个实验,实验1将体模制作过程中的温度控制在20℃以下(低于PFP的沸点温度);实验2将体模制作过程中的温度控制在37℃左右(低于PFH的沸点温度,但高于PFP的沸点温度)。每个实验又分为三个实验组和一个空白组(不含增效剂)。在B超引导下进行HIFU辐照,并监控靶区辐照前后的灰度变化。HIFU辐照参数为:声强19000 W/cm2、辐照时间10s、辐照深度14mm。辐照后通过数据分析处理,对比分析靶区损伤形态、损伤大小、能效因子和B超图像。 2.探讨不同增效剂增强HIFU在蛋清体模中的损伤机制 选择在体模制作过程中将温度控制在20℃以下(低于PFP的沸点温度)的各组体模,HIFU辐照参数同上,在辐照过程中分别采用PCD和热电偶采集被动空化信号和温升数据,对采集到的被动空化信号通过数据分析处理,得到宽带噪声的RMS值和ICD值。 结果 1.对实验1,辐照前各组B超图像一致,辐照后即刻三个增效组和对比组的靶区均呈强回声,损伤形状与强回声范围一致,但MSNC-PFP组强回声范围最大,损伤形状为圆锥体状,而其他组为水滴状,各组损伤边界清晰;与其他组相比,MSNC-PFP组的损伤体积最大、EEF最小,具有统计学差异(p<0.05); MSNC-PFH组与SonoVue组相比损伤大小和EEF无统计学差异(p>0.05)。 2.对实验2,辐照前可观察到MSNC-PFH组与MSNC-PFP组有明显的B超灰度增强效果,辐照后即刻三个增效组和对比组的靶区均呈强回声,但MSNC-PFP组强回声范围最大,损伤形状与强回声范围一致,靠近治疗头方向的损伤边缘类似棉花状,与MSNC-PFH组的损伤形状皆为圆锥体状,其他组为水滴状,边界清晰;MSNC-PFP的损伤体积最大、EEF最小,其次是MSNC-PFH组,两者具有统计学差异(p<0.05);对比组与SonoVue组相比损伤大小和EEF无统计学差异(p>0.05) 3.辐照开始后各组温度急速上升,1 s时MSNC-PFP组的温升最大,MSNC-PFH次之;随着辐照的进行,相比其他组,MSNC-PFP组的温度有下降趋势;辐照结束后,空白组的温度下降较快,其他组缓慢下降,变化相似。 4.各组宽带噪声的RMS值在辐照开始后迅速上升,之后,除了MSNC-PFP组,其他组的RMS值降低,并维持较小的波动幅度;与其他组相比,MSNC-PFP组的ICD值最大,具有统计学意义(p<0.05),MSNC-PFH组的ICD值较空白组与SonoVue组大,具有统计学意义(p<0.05),而空白组与SonoVue组的ICD值无统计学差异(p>0.05)。 结论 1.与SonoVue、MSNC-PFH相比,MSNC-PFP具有更好地HIFU增效效果,提示较低沸点的相变纳米液滴是一种有效增强HIFU治疗的芯材料,但活体安全性实验还有待进一步研究。 2.与SonoVue、MSNC-PFH相比,MSNC-PFP更好地增强HIFU治疗与其增强温升和空化有关。