MSNC-PFP增效連續(xù)波HIFU表面消融的實驗研究.pdf

1、高強度聚焦超聲（High Intensity Focused Ultrasound，HIFU）消融已成為臨床治療良惡性實體腫瘤的有效方法。其消融效率與腫瘤的位置和大小息息相關(guān)，長時間的HIFU輻照和治療給患者和醫(yī)生帶來巨大的挑戰(zhàn)。目前采用的完全覆蓋性消融，在消融區(qū)投放的輻照劑量較大、治療時間長，產(chǎn)生如皮膚灼傷及鄰近臟器損傷等并發(fā)癥或毒副反應(yīng)增加，嚴重影響著HIFU消融大體積腫瘤的安全性、高效性。惡性腫瘤邊緣呈浸潤性生長、微毛細血管增生如

2、同“生發(fā)層”給其增殖、轉(zhuǎn)移帶來活力；但內(nèi)部區(qū)域組織，在低灌流情況下缺血缺氧，存在程度不一的壞死。針對惡性腫瘤的這種特性，以閉環(huán)式凝固性壞死侵潤生長帶、阻斷血流，有望達到治療的目的。以惡性腫瘤為感興趣區(qū)（Region Of Intrest，ROI），利用HIFU使組織發(fā)生凝固性壞死，在ROI周邊形成完整的凝固性壞死帶，減少內(nèi)部區(qū)域的能量投放，有望提高HIFU對大體積腫瘤的消融效率，減少因長時間輻照而帶來的并發(fā)癥。而限于組織的生物學(xué)性質(zhì)，H

3、IFU消融帶來的組織變性壞死、溫升、產(chǎn)生空化和汽化影響后續(xù)的焦斑（lesion）的產(chǎn)生；血流及呼吸運動的存在，建立的表面消融模式壞死帶殼層“封閉性”不完整。大量研究證實納米微泡可增強HIFU焦域的能量沉積，有望用于增效HIFU消融，提高消融效率。因此，在前期的基礎(chǔ)上，本課題使用無機核殼納米介孔二氧化硅微球裝載全氟戊烷（Perfluoropentane Drops-Encapsulated Mesoporous Silica Nanoca

4、psules，MSNC-PFP）作為HIFU增效劑，以期達到較小能量投放能形成完整的、足夠厚度的凝固性壞死殼層的目的，為進一步完善“高強度聚焦超聲表面消融模式”提供實驗基礎(chǔ)。本課題的研究主要包括以下兩部分：
　　第一部分、MSNC-PFP注射區(qū)域?qū)IFU表面消融的影響
　　目的：在HIFU消融離體牛肝實驗中探討MSNC-PFP注射區(qū)域?qū)€性掃描消融的影響，對比觀察增效劑完全分布于感興趣區(qū)與逐步分布于消融區(qū)對消融結(jié)果的影響，

5、為后續(xù)試驗奠定基礎(chǔ)。
　　方法：選取新鮮離體脫氣后復(fù)溫備用，使用連續(xù)波HIFU線性掃描方式，掃描線長40mm，使用不同功率依次從深度40mm處往淺部層面各層面消融，以監(jiān)控聲像圖出現(xiàn)條狀強回聲為有效消融，測量線性凝固性壞死的寬度及高度，篩選不同深度處的HIFU聲輸出參數(shù)；在線性掃描路徑設(shè)計5個位點，位點間距10mm，分別在各位點注射MSNC-PFP（濃度1mg/ml）后立即進行HIFU輻照，觀察線性消融結(jié)果；表面消融組分為空白對照組

6、，一次性注射增效劑組、分次注射增效劑組，完成注射后立即進行HIFU輻照。表面消融模式由六個凝固性壞死面組合成完整的壞死帶殼層，內(nèi)部區(qū)域不直接進性消融。消融結(jié)束后，分別沿聲束長軸或短軸切開肝臟，測量消融范圍，計算壞死凝固性壞死體積并進行統(tǒng)計學(xué)分析。分別取未消融區(qū)、凝固性壞死帶交界區(qū)組織進行HE染色，觀察壞死形態(tài)。
　　結(jié)果：在離體牛肝深度分別為14mm、22mm、29mm、35mm、40mm處，HIFU聲功率處在140W~240W、

7、線掃描速度5mm/s時能產(chǎn)生條狀凝固性壞死帶；首尾點注射MSNC-PFP后，消融線為漸進性增大，中間位點注射MSNC-PFP增效的凝固性壞死束表現(xiàn)為局部膨大，5個位點同時注射MSNC-PFP后可增效整條線的消融體積；進行表面消融后，一次性注射增效劑組、分次注射組能更易且更完整的形成凝固性壞死帶，且分次注射組形成的凝固性壞死帶厚度大于一次性注射組（P＜0.05），對照組凝固性壞死帶不完整。一次性注射組及對照組內(nèi)部未消融區(qū)大面積熱損傷壞死，

8、而分次注射增效劑組未見。
　　結(jié)論：使用HIFU連續(xù)波線性掃描的方式，以在離體肝臟內(nèi)形成的凝固性壞死帶為核心，組合線-線成面到體、內(nèi)部區(qū)域未直接消融的方式，形成壞死帶不連續(xù)、融合欠佳；沿消融線注射MSNC-PFP，協(xié)同HIFU消融能形成完整封閉的凝固性壞死帶殼層，且一次性注射增效劑組能增強HIFU對內(nèi)部未消融區(qū)組織熱損傷。
　　第二部分、MSNC-PFP濃度對HIFU表面消融的影響
　　目的：納米增效劑的注射量及濃度差

9、異會帶來增效HIFU消融不同的結(jié)果，前部分已經(jīng)探索出增效劑分布于消融區(qū)帶來的HIFU消融效果，本部分旨在探討納米增效劑的濃度差異對HIFU表面消融離體牛肝的影響。
　　方法：50塊新鮮離體牛肝，根據(jù)注射增效劑的濃度隨機分為A組（0.25mg/ml）、B組（0.5mg/ml）、C組（1mg/ml）、D組（2mg/ml）、及空白對照組E組。在機載超聲圖像的監(jiān)控下，沿消融區(qū)計劃的注射點推注增效劑，注射結(jié)束后立即用進行HIFU表面輻照，并

10、觀察消融中聲像圖的改變。結(jié)束后沿聲束長軸切開牛肝，觀察凝固性壞死帶范圍，測量并計算凝固性壞死體積、能效因子，比對各組與計劃消融范圍的差異。
　　結(jié)果：聲像圖上未見對照組、0.25mg/ml組及0.5mg/ml組出現(xiàn)增效劑的強回聲表現(xiàn)；1mg/ml組、2mg/ml組出現(xiàn)稍強回聲，即刻后消退。各組HIFU輻照區(qū)均出現(xiàn)強回聲帶，隨著增效劑濃度的提高，條狀強回聲帶出現(xiàn)幾率升高及灰度值改變越大。除對照組的消融區(qū)壞死帶不完整外，實驗組各組均能