高強度聚焦超聲二次輻照致兔肝VX-,2-移植瘤致內(nèi)在聲環(huán)境改變及增效的實驗研究.pdf

1、
　　 高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound,HIFU)利用超聲波在組織內(nèi)良好的穿透性、方向性和可聚焦性,將體外低能量的超聲波聚焦于生物體內(nèi),形成高能量的生物學(xué)焦域(biological focalregion,BFR),在焦域處達到65～100℃的瞬態(tài)高溫,導(dǎo)致組織瞬間凝固性壞死,而周圍組織并無顯著損傷。HIFU作為一種非侵入性局部治療實體腫瘤的新技術(shù),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多種腫瘤的臨床

2、治療。但由于超聲波本身的特性,隨著傳播距離的增加,超聲能量衰減越大,到達靶區(qū)的能量越低；若靶組織較均勻,其聲阻抗(acoustic impedance,AI)差異小,超聲能量更不易沉積,因此,HIFU治療多采用大劑量、長時間的方法以達到消融目的。這雖然有效,但由于長時間使操作人員易疲勞,大劑量則易造成皮膚、聲通道及周圍組織損傷,不安全因素大大增加。所謂組織聲環(huán)境(acoustic environment in tissue,AET),是

3、指HIFU治療時,治療靶區(qū)組織的聲學(xué)特性狀況,或者組織特有的密度、結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)及血液供應(yīng)等所表現(xiàn)出來的超聲性質(zhì),即影響超聲能量沉積的媒質(zhì)(組織)因素。本研究通過改變組織聲學(xué)環(huán)境(changing acoustic environment in tissue,CAET),改變組織的固有聲學(xué)特性,從而增加組織超聲能量沉積,達到提高HIFU治療效率的目的。
　　 目的：
　　 ①探討采用瘤塊種植建立兔肝VX2腫瘤模型的可行性

4、,并研究該模型的特點及生物學(xué)特性,為該模型的應(yīng)用提供實驗依據(jù)；②研究兔肝VX2移植瘤經(jīng)低劑量聚焦超聲輻照后的病理學(xué)轉(zhuǎn)歸,探討低劑量聚焦超聲輻照改變兔肝VX2移植瘤內(nèi)在聲環(huán)境的作用及機制；③探討高強度聚焦超聲二次輻照對兔肝VX2移植瘤的療效及影響,為肝癌的HIFU治療提供一種新思路或新方法。
　　 材料與方法：
　　 純種新西蘭大白兔70只,雌雄不限,體重1.5～2.0 kg,兔齡2～3個月。采用瘤塊種植建立兔肝VX2腫瘤

5、模型。
　　 隨機選取30只荷瘤兔,分別于建模后第1、2、3、4、5周各處死5只荷瘤兔,觀察腫瘤生長情況及轉(zhuǎn)移情況,同時取部分腫瘤組織行光鏡(light microscope,LM)與電鏡(electron microscope,EM)檢查。剩余5只荷瘤兔觀察自然生存時間。
　　 另隨機選取10只荷瘤兔作為A組(一次輻照組),于腫瘤建模后第16天進行高強度聚焦超聲(HIFU)輻照消融,功率250 W。
　　 余下

6、30荷瘤兔,于建模后第15天進行一遍低劑量聚焦超聲輻照,功率100 W。分別于輻照后第1(即刻)、2、3、5、7天各處死2只荷瘤兔,取輻照組織進行光鏡與電鏡觀察。剩余20只荷瘤兔隨機平均分為兩組:B組(連續(xù)兩日二次輻照組),于低劑量輻照后第2天再次輻照消融；C組(間日二次輻照組),于低劑量輻照后第3天再次輻照消融。消融處理同A組。
　　 HIFU輻照按照“線-面-體”的方式,由深至淺逐層進行掃描,每層間距3 mm,兩線間距8 m

7、m,治療頭移動速度3 mm/s。比較A、B、C三組的治療時間、皮膚改變、能效因子(energy efficiency factor,EEF)、腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移以及生存時間等情況。
　　 計量資料以均數(shù)±標準差表示,計數(shù)資料以構(gòu)成比表示；計量資料采用t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析,計數(shù)資料采用x2檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析。檢驗水準a=0.05。統(tǒng)計過程由SAS8.1統(tǒng)計軟件包處理。
　　 結(jié)果：
　　 兔肝VX2腫瘤接種后第2周均可見

8、到腫瘤生長,腫瘤移植成功率為100％。腫瘤接種后第4周肝內(nèi)開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)移灶,第5周所有荷瘤兔均出現(xiàn)肺部轉(zhuǎn)移。肉眼觀,腫瘤呈灰白色,捫之質(zhì)地較硬,無明顯包膜,切面呈魚肉狀,直徑超過2 cm的腫瘤中心可出現(xiàn)灶性壞死；光鏡下,腫瘤細胞體積較大,胞漿豐富,核肥大,核漿比例大,細胞排列紊亂；電鏡下,腫瘤細胞呈不規(guī)則形,胞漿內(nèi)細胞器少,核大畸形,核內(nèi)常染色質(zhì)豐富。荷瘤兔的自然生存時間為39～57 d,死亡因為多為腫瘤生長過大,以及廣泛轉(zhuǎn)移所導(dǎo)致的多器

9、官功能衰竭。
　　 兔肝VX2移植瘤經(jīng)低劑量聚集超聲輻照后,光鏡下組織學(xué)變化:輻照后即刻,可見腫瘤細胞水腫；第2、3天水腫加重,并可見淤血；隨后腫瘤細胞逐漸恢復(fù)至輻照前表現(xiàn)。電鏡下超微結(jié)構(gòu)變化:輻照后即刻,可見肝血竇內(nèi)皮細胞脫落,腫瘤細胞胞漿內(nèi)細胞器腫脹；第2、3天可見肝血竇內(nèi)紅細胞聚集,腫瘤細胞胞漿內(nèi)出現(xiàn)空泡；隨后細胞器腫脹逐漸減輕,直至恢復(fù)至輻照前表現(xiàn)。
　　 二次輻照組的首次低劑量輻照功率僅為消融功率的2/5,并且

10、二次輻照組分兩次進行輻照,故每次輻照的時間縮短,劑量降低,而總的治療時間(首次低劑量輻照與再次輻照消融的時間之和)并不比一次輻照組延長。消融后,三組的腫瘤組織均發(fā)生了典型的凝固性壞死,并有效控制了復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移,但二次輻照組的皮膚紅斑發(fā)生率明顯比一次輻照組降低(P<0.05),且EEF大大減小(P<0.05)。其中,連續(xù)兩日二次輻照的總治療時間、皮膚紅斑發(fā)生率、消融時間、EEF最小,最為安全有效。
　　 結(jié)論：
　　 兔肝V

11、X2移植瘤的病理改變、生長過程、轉(zhuǎn)移情況以及病理轉(zhuǎn)歸等都與臨床人體肝癌相似,并且生長周期短,成瘤率高,是一種較理想的肝腫瘤動物模型。
　　 低劑量聚焦超聲輻照可使兔肝vx2移植瘤發(fā)生一系列病理生理改-變,從而改變組織聲環(huán)境,提高再次HIFU消融的損傷效率,并且其表現(xiàn)出來的聲學(xué)特性與組織發(fā)生病理生理變化的程度有關(guān)。
　　 二次輻照在達到一次性消融相同的療效時,每次輻照的時間與劑量減少,并發(fā)癥減少,且再次輻照消融的損傷效率提