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1、研究背景:
射頻熱療因?qū)ι疃冉M織均勻加熱的特性奠定了其在腫瘤熱療中的重要地位。常用的電容式射頻熱療主要不足是加熱區(qū)域與非加熱區(qū)域邊界模糊,不能進(jìn)行高選擇性加熱,及較嚴(yán)重的脂肪過(guò)熱問(wèn)題,而且加熱治療時(shí)需要達(dá)到較大的功率(1000W~2000W),限制其在臨床上的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外的許多物理學(xué)家和工程學(xué)家欲利用工程學(xué)的原理來(lái)解決這些問(wèn)題,但因種種原因收效甚微,難以實(shí)現(xiàn)理想的加熱。突破其技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵是改進(jìn)加熱技術(shù)。
2、 20世紀(jì)60年代,Gilchrist提出磁感應(yīng)熱療概念并證明磁性顆粒可以在體內(nèi)選擇性的沉積并加熱腫瘤組織。這種方法已成為腫瘤熱療新方法的重要研究方向和突破口。
傳統(tǒng)低功率(0~200 W)電容式射頻熱療儀是理療科常用的儀器,屬于溫?zé)岑煼?,體內(nèi)組織加熱溫度不能達(dá)到腫瘤治療的有效溫度(50℃),也不能對(duì)腫瘤組織進(jìn)行適形化治療。為突破射頻熱療的局限性,課題擬結(jié)合低功率電容式射頻熱療儀溫?zé)岑煼ê痛判约{米顆粒的適形化熱療兩者的優(yōu)勢(shì)
3、,通過(guò)觀察納米磁流體在低功率射頻電場(chǎng)下的溫升行為,初步探討低功率射頻誘導(dǎo)的磁流體熱療治療大鼠移植性皮下瘤的可行性。
第一部分低功率射頻電場(chǎng)下的磁流體產(chǎn)熱效能研究
目的:觀察低功率射頻電場(chǎng)下磁流體的溫升行為,觀察其不同功率、濃度、劑量和時(shí)間的升溫情況,并對(duì)其發(fā)熱機(jī)制進(jìn)行初步分析,為后續(xù)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。
方法:觀察不同濃度和不同劑量的磁流體,分別在不同功率的射頻電場(chǎng)作用下的升溫行為。
4、 結(jié)果:在90W~150W電場(chǎng)作用下,蒸餾水、牛理鹽水和磁流體(濃度為50-150mg/mL)都可升溫,隨射頻電場(chǎng)和磁流體濃度加大,升溫速度更快,峰值溫度越高。50-150mg/mL濃度配比的磁流體均能夠升溫,但其升溫速率及所能達(dá)劍的最高溫度明顯依賴(lài)于磁流體濃度。納米磁流體的升溫速率和溫度與磁流體劑量呈正相關(guān)。
結(jié)論:在90-150W射頻電場(chǎng)作用下,F(xiàn)e3O4磁性納米粒子升溫較快,其溫度明顯高于同等條件下的生理鹽水和
5、蒸餾水。當(dāng)射頻功率為150W時(shí),0.5-3.0 mL(150 mg/mL)納米磁流體溫度均可超過(guò)50℃,甚至達(dá)到70.2℃。納米磁流體的熱效應(yīng)主要取決于四個(gè)因素:即射頻電場(chǎng)的功率、磁性納米粒子的濃度、數(shù)量和作用時(shí)間。在射頻電場(chǎng)作用下,納米磁流體的溫度可以達(dá)到治療腫瘤的有效溫度范圍,有望用于腫瘤熱療。
第二部分射頻電場(chǎng)下磁流體在大鼠肌肉組織內(nèi)的產(chǎn)熱效能研究
目的:探討低功率射頻電場(chǎng)下Fe3O4納米磁流體在大鼠正
6、常肌肉組織內(nèi)的升溫性能。
方法:將32只正常的大鼠隨機(jī)分為4組:即磁流體熱療A組(90W)、磁流體熱療B組(110W)、磁流體熱療C組(130W)、磁流體熱療D組(150W)。所有大鼠在右大腿肌肉內(nèi)注射磁流體24h后置于射頻電場(chǎng)下,在預(yù)定功率下加熱30min,觀察磁流體介導(dǎo)射頻熱療的升溫效果。所有大鼠分別于熱療前和熱療后1d取血檢查血常規(guī)及肝腎功能,每組隨機(jī)選取2只大鼠于注射磁流體即時(shí)、注射后1h、24h及熱療后行CT掃描
7、了解磁流體分布。
結(jié)果:磁流體體內(nèi)可在5~10min內(nèi)升至50℃,通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度可將磁流體區(qū)域控制在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)50℃±2℃,而其余組織和直腸升溫不超過(guò)40℃。CT可清晰地顯示體內(nèi)磁流體局限性的高密度影。熱療前后各組間同時(shí)間點(diǎn)的血常規(guī)、肝腎功能比較均無(wú)明顯差異(P>0.05)。
結(jié)論:在射頻熱療作用下,納米磁流體升溫速率隨射頻功率而加快,在大鼠肌肉組織內(nèi)可達(dá)到50.0℃治療作用的溫度,并且能通過(guò)調(diào)節(jié)
8、輸出較好控溫。在大鼠體內(nèi),磁流體具有較好的生物相容性,沒(méi)有嚴(yán)重的毒副作用。
第三部分 Wistar大鼠Walket-256移植性皮下瘤模型的建立
目的:建立Wistar大鼠Walker-256皮下瘤模型,為該模型的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
方法:采用腹水瘤法將含Walker-256腫瘤細(xì)胞的Wistar大鼠腹水接種于大鼠右大腿外側(cè),建立Wistar大鼠Walker-256腫瘤模型。分別于接種后8d、1
9、4d、21d及28d,用游標(biāo)卡尺、超聲及MRI檢查比較三種方法對(duì)腫瘤檢測(cè)率的敏感性及腫瘤體積的評(píng)判,每次檢查后隨機(jī)處死2只荷瘤鼠,測(cè)量腫瘤的實(shí)際大小取標(biāo)本進(jìn)行病理學(xué)鑒定,并與超聲、MRI結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。
結(jié)果:Wistar大鼠Walker-256皮下瘤種植成功率為95.56%,模型鼠生存期為32.15±1.26天,且該法建立的腫瘤大小較一致,同期間比較無(wú)顯著性差異(P>0.05)。超聲、MRI與實(shí)際測(cè)得腫瘤的體積比較差異無(wú)顯
10、著性(P>0.05),三者具有很好的一致性。
結(jié)論:Walker-256細(xì)胞原位移植Wistar大鼠建立腫瘤模型方法簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、實(shí)驗(yàn)周期短、成功率高,且價(jià)格低廉,是研究腫瘤的理想動(dòng)物模型。超聲和MRI能有效的監(jiān)測(cè)腫瘤大小及其變化。
第四部分低功率射頻誘導(dǎo)的磁流體熱療治療大鼠移植性皮下瘤的可行性研究
目的:初步探討低功率射頻誘導(dǎo)的磁流體產(chǎn)熱治療大鼠移植性皮下瘤的可行性。
方法:將
11、接種7~9天的荷瘤鼠隨機(jī)分為5組:即假治療對(duì)照組(PT組)、生理鹽水組(NS組)、磁流體對(duì)照組(MF組)、磁流體熱療Ⅰ組(MFH1組)、磁流體熱療Ⅱ組(MFH2組)。MFH1組在直接瘤內(nèi)注射磁流體24h后在射頻電場(chǎng)下加熱30min,MFH2組在72h后重復(fù)加熱一次。比較各組腫瘤體積的大小、腫瘤體積抑制率、生存期和血清IL-2、IL-10的含量。
結(jié)果:MFH2組治療后的第1-4周的腫瘤體積抑制率分別為40.82%、72.3
12、2%、60.41%、70.26%;MFH1組的分別為32.46%、50.62%、48.86%、39.35%。與對(duì)照組相比,MFH1組和MFH2組均能抑制腫瘤的生長(zhǎng)(P<0.05)。與MFH1組比較,MFH2組抑瘤作用更顯著,有28.57%的腫瘤消退率(P<0.05)。MFH1組和MFH2組的生存期分別為43.10±1.57d、52.64±2.28d,比對(duì)照組的32.15±1.26d明顯延長(zhǎng)(P<0.05)。MFH2組與MFH1組的生存期
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