HIFU三維周邊式輻照離體肝臟組織的實驗研究.pdf

1、目的：
　　 高強度聚焦超聲（High intensity focused ultrasound，HIFU）是一種局部無創(chuàng)治療腫瘤的技術，臨床已廣泛應用于各種實體腫瘤的治療[1]，特別是肝癌、前列腺癌和子宮肌瘤的治療，其療效肯定。但對于體積較大的腫瘤，治療劑量大且輻照時間長，治療效率有待提高是臨床應用中亟待解決的問題;對于難以手術切除的中晚期腫瘤及位置較深的惡性腫瘤，臨床治療以積極減緩患者痛苦、提高患者生活質量為目的，而傳統(tǒng)的H

2、IFU全覆蓋式治療，投放劑量高，治療時間長，從而增加并發(fā)癥風險。惡性腫瘤的周邊及內部生長方式不同，惡性腫瘤周邊新生血管豐富，腫瘤細胞增殖分裂活躍，侵潤性較高，而內部則相對缺血、缺氧，容易發(fā)生細胞壞死[2]。三維周邊式輻照，先預設感興趣區(qū)(Regionof interest， ROI)，即輻照區(qū)及其包圍的內部區(qū)域，輻照ROI周邊而內部區(qū)域不投放能量，從而減少能量投放和輻照時間，有效提高HIFU治療效率，形成的完整封閉的凝固性壞死帶阻斷RO

3、I內部血供，使之缺血、缺氧，失去營養(yǎng)支持而壞死，達到治療目的。課題開展此種輻照方式的研究，首先需要在離體牛肝上探索其可行性以及與傳統(tǒng)輻照方式對比的優(yōu)勢;再者，HIFU作為一種物理治療方式，血流對輻照結果的影響尤為顯著，需要建立離體豬肝灌注模型為實驗對象;最后，探討HIFU三維周邊式輻照離體灌注豬肝阻斷局部血供的可行性，為 HIFU三維周邊式輻照應用于臨床奠定基礎。
　　 材料和方法：
　　 1第一部分HIFU三維周邊式輻

4、照與傳統(tǒng)輻照離體牛肝組織的對比
　　 屠宰后6h內的新鮮離體牛肝臟，取30例離體牛肝組織，隨機分為2組進行HIFU輻照:將2組的ROI分為四個不同深度的區(qū)域進行輻照，分別為:40 mm、32 mm、24 mm、16 mm，相應深度的輻照聲功率為:350 W(24880.57 W/cm2)、350 W、350 W、300 W(21326.21W/cm2),對應深度的治療頭移動速度為:4 mm/s、5 mm/s、6 mm/s、5 m

5、m/s，每兩條線的線間隔時間為5 min。三維周邊式輻照組，對ROI的周邊進行全封閉式輻照，而內部區(qū)域不投放能量;傳統(tǒng)式輻照組，對感興趣區(qū)逐層完全覆蓋式輻照。記錄各組的輻照時間、各組總輻照能量和凝固性壞死體積，計算各組的EEF值;取三維周邊式組取輻照區(qū)、內部未輻照區(qū)、輻照區(qū)與外周交界處牛肝組織;傳統(tǒng)組取輻照區(qū)、輻照區(qū)與外周交界處牛肝組織做常規(guī)HE染色、光鏡觀察;結果均以(x)±s表示，統(tǒng)計過程由SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行處理。兩組間均

6、數(shù)比較采用獨立樣本t檢驗;以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
　　 2第二部分建立離體灌注豬肝模型
　　 配制灌注液:根據(jù)豬肝的重量配制灌注液:450ml/100g乳酸林格液，25ml/100g甘露醇，300ml/100g羥乙基淀粉，肝素300U/100g。屠宰后即刻的完整離體豬肝10例浸泡于肝素化的灌注液中備用，插管連接肝動脈、門靜脈和下腔靜脈，模擬活體建立離體灌注豬肝血液循環(huán)，并記錄灌注前后血流動力學、生化參數(shù)和觀察

7、組織結構學變化。結果均以(x)±s表示，統(tǒng)計過程由SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行處理。
　　 3第三部分HIFU三維周邊式輻照阻斷離體灌注豬肝局部血供的初步研究
　　 屠宰后即刻的完整離體豬肝20例進行離體豬肝的灌注，設定ROI為40 mm×27mm×24 mm的長方體區(qū)域，然后采用JC200型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)進行HIFU三維周邊式輻照，將ROI分為四個不同深度進行輻照，分別為:40 mm、34 mm、28 mm、22

8、 mm。豬肝灌注20 min后進行三維周邊式輻照，對應深度的治療頭發(fā)射功率280 W(9753.18W/cm2)、270 W(9404.86 W/cm2)、260 W(9056.53 W/cm2)、250 W(8708.20W/cm2)，治療頭移動速度均為6mm/s，周邊區(qū)域完整輻照一遍后停止輻照，輻照前后行MRI平掃及增強掃描，參數(shù)及序列為:快速自旋回波序列(TSE)，分別行T1WI(TR6.52/TE3.05)和T2WI(TR194

9、.00/TE4.80)橫斷面、矢狀面和冠狀面掃描(層厚3mm)。取材固定輻照前及輻照后的輻照區(qū)、ROI域內部區(qū)、輻照區(qū)與外周交界處肝組織并行肉眼及光鏡觀察，采集輻照前后MRI平掃圖像及注射造影劑后300 s的動態(tài)增強圖像。
　　 結果：
　　 1.三維周邊式組肉眼觀察，可見輻照區(qū)形成完整封閉的凝固性壞死帶，中心未輻照區(qū)呈現(xiàn)凝固性壞死，輻照區(qū)與外周組織界限清晰，光鏡下，輻照區(qū)細胞結構消失，呈片狀紅染物，內部未輻照區(qū)域細胞細

10、胞膜連續(xù)性消失，細胞核固縮、碎裂、溶解，或見篩網狀結構;傳統(tǒng)組大體觀察可見輻照區(qū)全部發(fā)生凝固性壞死，輻照區(qū)與外周交界處界限較為清晰，光鏡下，輻照區(qū)細胞核深染、固縮，甚至溶解、消失;三維周邊式組和傳統(tǒng)組的凝固性壞死體積無明顯差異(P＞0.05)，而三維周邊式組的輻照時間、投放的能量和能效因子均小于傳統(tǒng)式組(P＜0.05)。
　　 2.10例豬肝灌注后150 min內HA和PV平均壓力為131.18±15.78mmHg、8.65±1

11、.29 mmHg;血流速度分別為29.21±2.43 cm/s、9.89±1.31 cm/s。豬肝較灌注前增重312.46±39.34 g;豬肝在灌注后150 min內，豬肝的膽汁分泌量和ALT的量都較為穩(wěn)定;灌注后150 min內光鏡下觀察肝細胞形態(tài)和結構與灌注前相似，但隨著灌注時間的延長，肝血竇增寬，肝細胞腫脹逐漸加重。
　　 3.20例灌注豬肝肉眼均可見輻照區(qū)域出現(xiàn)完整封閉的凝固性壞死帶，內部區(qū)無明顯變化;光鏡下均可見輻照

12、區(qū)細胞核固縮、碎裂，內部區(qū)細胞腫脹、肝血竇擴張，輻照區(qū)與外周組織界限清晰、小葉間靜脈內血栓形成; MRI平掃均表現(xiàn)HIFU輻照前ROIT1 WI和T2WI呈現(xiàn)等信號，輻照后的輻照區(qū)T1WI信號降低、T2WI信號增高，輻照前后內部區(qū)T1WI和T2WI信號無明顯變化;MRI增強掃描均表現(xiàn)HIFU輻照前ROI增強掃描呈現(xiàn)強化、血流灌注豐富，輻照后內部區(qū)未見增強、血流灌注消失。
　　 結論：
　　 三維周邊式輻照比傳統(tǒng)輻照方式的