立體定向照射后兔坐骨神經(jīng)放射性損傷的形態(tài)學(xué)分析.pdf

1、目的和背景:
　　周?chē)窠?jīng)是分化成熟組織,放射敏感性較低,屬晚反應(yīng)組織,其放射性損傷一般發(fā)生較遲,既往大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為周?chē)窠?jīng)對(duì)放射線(xiàn)較抗拒,對(duì)放射性周?chē)窠?jīng)損傷認(rèn)識(shí)不足,隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展,綜合治療方式的推廣應(yīng)用,延長(zhǎng)了腫瘤病人的生存時(shí)間,使周?chē)窠?jīng)的晚期放射性損傷有機(jī)會(huì)表現(xiàn)出來(lái),周?chē)窠?jīng)放射性損傷的發(fā)病率也隨之增加,已有很多臨床資料顯示了放射治療引起的周?chē)窠?jīng)病變。
　　文獻(xiàn)報(bào)道鼻咽癌放射治療后顱神經(jīng)損傷發(fā)生率為5％~

2、20%;接受放射治療的乳腺癌患者臂叢神經(jīng)放射性損傷的發(fā)病率隨生存期的延長(zhǎng)而不斷升高,Bajrovic的研究表明乳腺癌術(shù)后放療臂叢神經(jīng)病變的發(fā)生率為:5年3.9%,10年24.5%,15年27.9%,19年竟達(dá)到54.0%;腰骶神經(jīng)叢的放射性損傷隨術(shù)中放療技術(shù)的推廣和應(yīng)用而越來(lái)越受到重視,術(shù)中放療可顯著提高腫瘤的局控率,也有報(bào)道術(shù)中放療可提高患者的長(zhǎng)期生存率,但由于周?chē)窠?jīng)位置比較固定,很難被推移到照射野之外,照射區(qū)的腰骶神經(jīng)叢和坐骨神經(jīng)

3、不可避免的要受到較大劑量的照射,周?chē)窠?jīng)成為限制劑量的正常組織。
　　以往利用術(shù)中放療(IORT,Intraoperative radiotherapy)的研究結(jié)果顯示放射引起的神經(jīng)滋養(yǎng)血管的損害及神經(jīng)周?chē)M織纖維化,使神經(jīng)處于缺血、缺氧狀態(tài),致使神經(jīng)軸突退變及脫髓鞘,最后導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)障礙。然而所有這些實(shí)驗(yàn)都是采用對(duì)周?chē)窠?jīng)進(jìn)行解剖后行IORT照射,照射體積大,神經(jīng)周?chē)慕M織血管接受較大高的照射劑量,同時(shí)手術(shù)過(guò)程中使神經(jīng)本身受到一

4、定程度的牽拉,神經(jīng)順應(yīng)性下降,血液循環(huán)也遭到一定程度的破壞,在相當(dāng)程度上影響了神經(jīng)病變和功能改變的發(fā)生,從而干預(yù)了放射對(duì)神經(jīng)直接效應(yīng)的甄別和分析。
　　為探索周?chē)窠?jīng)放射性損傷產(chǎn)生的病理生理學(xué)基礎(chǔ),使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有臨床指導(dǎo)意義,本實(shí)驗(yàn)利用立體定向照射技術(shù)(SRS, Stereotactic radiosuurgery)對(duì)兔坐骨神經(jīng)施以閾值劑量照射,分別在照射后3月、5月和7月對(duì)受照神經(jīng)進(jìn)行光鏡、電鏡和病理圖像分析,并對(duì)比25Gy和

5、80Gy照射后神經(jīng)s-100蛋白表達(dá)的差異,分析照射后神經(jīng)損傷的病理過(guò)程、雪旺細(xì)胞的活性變化和神經(jīng)纖維再生情況,以探索閾值劑量下周?chē)窠?jīng)放射性損傷產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)過(guò)程和機(jī)制。
　　材料、方法:
　　通過(guò)解剖分析兔坐骨神經(jīng)主干的解剖位置和行徑,選擇位置比較固定的神經(jīng)段作為照射靶點(diǎn)。由于神經(jīng)在CT圖像上很難與其周?chē)募∪夂蛙浗M織區(qū)分開(kāi)來(lái),我們利用硅膠管在CT圖像上能顯影的特點(diǎn),放置硅膠管對(duì)選擇的神經(jīng)段進(jìn)行標(biāo)記,兔麻醉后用熱塑面膜將兔固

6、定在X-刀頭架上,按X-刀標(biāo)準(zhǔn)行CT掃描,從CT圖像上分析硅膠管與薦骨和髂骨的位置關(guān)系,確定可以用骨性結(jié)構(gòu)定位的神經(jīng)段作為照射靶點(diǎn)。根據(jù)硅膠管的位置在對(duì)測(cè)勾畫(huà)坐骨神經(jīng)照射靶點(diǎn),利用立體定向技術(shù)單次大劑量(等中心劑量80Gy)照射坐骨神經(jīng),觀(guān)察其病理變化,驗(yàn)證定位方法的準(zhǔn)確性。從掃描到照射計(jì)劃的執(zhí)行兔始終保持麻醉狀態(tài)和同一固定體位不變,以減少擺位誤差。
　　麻醉并固定兔,行CT模擬定位掃描,在CT圖像上根據(jù)薦髂關(guān)節(jié)、薦骨和髂骨的位置

7、勾畫(huà)坐骨神經(jīng),利用立體定向放射外科以閾值劑量照射新西蘭大白兔的右下肢坐骨神經(jīng),準(zhǔn)直器直徑7.7mm,非共面五條弧同時(shí)照射,單次等中心劑量25Gy。左下肢留作對(duì)照。兔隨機(jī)分為三組,分別在照射后3月、5月、7月處死,取受照射和對(duì)照的神經(jīng)段,行電鏡、光鏡觀(guān)察和病理圖像分析。
　　取25Gy照射后3月、5月、7月的石蠟標(biāo)本及80Gy照射后的石蠟標(biāo)本切片, S-100免疫組化二步法染色,觀(guān)察受照神經(jīng)標(biāo)本S-100蛋白的表達(dá)情況,分析照射后雪

8、旺細(xì)胞的活性變化和神經(jīng)再生情況。
　　結(jié)果:
　　解剖后可以發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)主干由第七腰神經(jīng)和第一、二薦神經(jīng)腹支組成,三支在薦髂關(guān)節(jié)后會(huì)合后從薦髂關(guān)節(jié)下、薦骨和髂骨之間靠近髂骨一側(cè)穿出骨盆,向外下跨過(guò)坐骨大切跡和髖股關(guān)節(jié),在股骨大轉(zhuǎn)子的后面進(jìn)入大腿深層肌肉。其中從薦髂關(guān)節(jié)下、薦骨和髂骨之間穿出骨盆的坐骨神經(jīng)段位置恒定,且在CT圖像上有薦骨和髂骨做定位標(biāo)志,可作為CT定位的照射靶點(diǎn)。單次大劑量照射未標(biāo)記神經(jīng)后鏡下可見(jiàn)神經(jīng)纖維變性壞

9、死,說(shuō)明此定位方法是準(zhǔn)確可靠的。
　　25Gy照射3月后,受照神經(jīng)無(wú)論電鏡、光鏡或病理圖像分析結(jié)果與對(duì)照神經(jīng)均無(wú)顯著差異;5月后,受照神經(jīng)電鏡下表現(xiàn)為脫髓鞘改變,但無(wú)明顯的軸突改變,病理圖像分析結(jié)果與對(duì)照神經(jīng)也無(wú)顯著差異;7月后,受照神經(jīng)髓鞘和軸突均出現(xiàn)明顯的變性壞死,同時(shí)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維再生和間質(zhì)纖維化。圖像分析結(jié)果顯示神經(jīng)纖維直徑較對(duì)照下降(p<0.01),髓鞘明顯增厚(p<0.001),軸突直徑下降,G比值下降(p<0.001)

10、。
　　免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示,25Gy照射后坐骨神經(jīng)3月、5月和7月髓鞘均呈強(qiáng)陽(yáng)性染色,陽(yáng)性部位分布于軸突外周,呈環(huán)形棕黃色,表明照射后放射性損傷不斷進(jìn)展的同時(shí),雪旺細(xì)胞保持著較高的活性,變性的神經(jīng)纖維就有潛在的再生能力。
　　而80Gy照射后,可見(jiàn)大量神經(jīng)纖維變性壞死、空泡變,僅殘存少量形態(tài)正常的神經(jīng)纖維髓鞘呈陽(yáng)性染色。故80Gy照射后,照射野內(nèi)的雪旺細(xì)胞的放射性損傷是不可逆的,損傷后的神經(jīng)沒(méi)有再生修復(fù)能力。
　

11、　結(jié)論:
　　在CT掃描圖像中,利用薦骨和髂骨定位坐骨神經(jīng)準(zhǔn)確可靠,可以作為無(wú)創(chuàng)情況下利用立體定向放射外科研究周?chē)窠?jīng)放射性損傷的照射靶點(diǎn)。
　　利用SRS照射薦髂關(guān)節(jié)下坐骨神經(jīng),排除了手術(shù)過(guò)程和神經(jīng)周?chē)M織放射性損傷可能引起的繼發(fā)性損傷,可以觀(guān)察到射線(xiàn)對(duì)神經(jīng)直接作用的結(jié)果。
　　電鏡下可以發(fā)現(xiàn)閾值劑量照射后的神經(jīng)損傷隨時(shí)間推移而不斷進(jìn)展,但在神經(jīng)損傷不斷進(jìn)展的同時(shí),神經(jīng)再生已啟動(dòng)。s-100染色結(jié)果也表明閾值劑量照射

12、后雖然神經(jīng)損傷隨時(shí)間不斷進(jìn)展,但雪旺細(xì)胞卻保持較高的再生活性。
　　但大量研究表明變性壞死后再生的神經(jīng)纖維無(wú)論纖維直徑或髓鞘厚度均不可能達(dá)到壞死前的水平,而且神經(jīng)纖維再生的同時(shí)已出現(xiàn)了神經(jīng)間質(zhì)膠原纖維增生,增生的膠原纖維會(huì)影響神經(jīng)的再生,故隨著時(shí)間的延長(zhǎng),神經(jīng)間質(zhì)纖維化不斷進(jìn)展,使再生的神經(jīng)纖維不可能恢復(fù)到損傷前的正常水平,甚至使損傷進(jìn)一步加重。而大劑量照射(80Gy)對(duì)雪旺細(xì)胞的損傷是致死的,不可逆的,故損傷后的神經(jīng)纖維也喪失了