=目的> 通过研究高强度聚焦超声(HihgIniensiytFoeusedUlrtasound,HIFU)毁损在体 兔脑组织,了解术中实时超声监控的影像变化特点!辐照后兔的生存耐受情况! 靶区及其相邻组织的病理改变,为将来HFIU应用于脑肿瘤治疗的有效性和安全 性提供一定的实验参考数据 =材料和方法> 以JC型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统作为HFIU聚能器首先将48只新 西兰兔按声功率随机分为A!B组,每组再按辐照时间分为6小组,即15组! 35组!55组!75组!95组!115组;A!B组分别以声功率50W!100w单次定 点点打损伤兔脑组织采集辐照前及辐照后不同观察时间(即刻!155!305!605! 1505!3005)靶区二维声像图,然后作术后图像处理,测量灰度值改变和靶区损 伤面积;辐照结束后,再饲养并观察兔的生存耐受情况;于7天后,完整取出脑 组织,观察损伤灶的大体特征和组织学的生物学特性;显示最大截面,测量最大 损伤径线,取正常与坏死交界区域组织送病理检查(光镜!电镜观察) =结果> 1.HFIU辐照结束后靶区即刻声像图表现为强回声或稍强回声,随着观察时间延 长,灰度变化经历了一个由快到慢的动态下降过程在声功率50w和1oow时, 辐照结束后155内,灰度值迅速降低;随后巧一60秒内下降较缓慢并且在一分 钟左右变得较为稳定 2.在本研究中,辐照时间相同,灰度值随HFIU辐照声功率的增高而上升;声 功率相同,灰度值随HFIU辐照时间延长而上升 3 . 术后靶区即刻灰度值随辐照剂量增加而上升,并呈现出对数关系,但在辐照 剂量高于110叮时,灰度值与曲线呈分离趋势拟合曲线为:y=8l.982Ln(x) 一82.202,扩一0.8097(y代表灰度值变化,x代表辐照剂量,经Pearosn相关检 验分析,二0.921,P<0.01) 4.辐照结束后,同一声功率,靶区即刻回声增强面积随着辐照时间的延长而增大;辐照时间相同,声功率100W辐照后靶区即刻回声增强面积大于声功率 50W的 5 . 在声功率50W和100W时,靶区回声增强面积在辐照结束后305内呈现下降较 快,305~2.5分钟下降较缓慢并趋于稳定 6 . 除15组外,靶区脑组织的完整性均受到破坏;同一声功率,辐照区坏死的严 重程度随辐照时间延长而加重;辐照时间相同时,声功率100W的坏死程度较 50W的严重 7.声功率10OW,其他治疗参数不变时,辐照时间)95,实验兔的预后不佳 8.在一定的治疗参数下,声功率50W时,辐照时间35!55!75!95和声功率IOOW 时辐照时间35!55!75对兔脑组织的作用比较理想 =结论> 1 . 适当辐照剂量HIFU辐照后,脑组织的影像学变化与其实际的脑组织损伤改 变趋势基本一致的,且二者均与辐照剂量有关 2 . 适当剂量HFIU毁损正常脑组织是有效的和安全的,为将来应用HFIU临床 治疗脑肿瘤提供了一定的实验参考数据 关键词:高强度聚焦超声脑毁损辐照剂量灰度ThefeasiblestudyofhighintensityfoeusedUltrasound aetedonrabbit,5brain ABSTARTCS objeetive:TodeterminewhetherthesafetyandeffeetofHIFUwas aetedonrabbit.5brainbyobservingpathologiealehangesatthetargeted regionanditsvi(:inityinnormalNewZealandRabbit.5braintissueafter ab1at1onandfurthergettingsomeideaabouttheeharaeterizationsof imagesmonitore〔1byreal一timeUltrasoundandthelivingstatusof rabbits. MaterialandMethods:Themodel一JChighintensityfoeused ultrasoundtumortheraPeutiesystemwasused.First,aeeordingtothe theraPeutieaeot一stie dividedintotwogrouPs POWerforty一eightNewZealandRabbitswere (A!B)randomlyandeaehgroupwasfurtherdivided intosixsubgroups(15!35!55!75!95and115).Thenthetwogroupsof rabbitswereirradiatedwithdifferentaeoustiepowers(SOW!100W)andeaeh subgroupwasunderdifferentexposuretime(15!35!55!75!95and115). Gatheringthepreoperativeandpostoperative(inunediate!155!305!605! 1505!3005)gray一sealeimagesoftargetedregionsonultrasonograminorder tomeasureandanalyzethegraysealesandtheareasoftargeted一regions onultrasonogram;.Afterthat,therabbitswerebredforoneweekandtheir reaetionsandlivingstatuswerePaidattentionto.Thenallthe rabbits.brainswreremovedtoobservethebiologiealeharaeterizations ofthegrossehangesandthehistologyoftheirradiatedregions.Atthe sametime,the1.ongestdiameteroftheirradiatedregionwasmeasured. Finally,thesonieatedregionswereexmainedwithlightmieroseoPyand eleetronmierose一〕Py. Results:1.TheeehogenieityoftargetedregionwasveryhighinstantlyafterHIFUirradiation.Butwhenaeoustiepowerwas50Wand 10OWresPeetively,thevaluesofthegraysealedeereasedquieklywithin first15seeondsandslowlywithin15一60seeonds,andthen,itbeeame stable. 2.Thevalueofthegraysealebee姗ehigherasaeoustiePowerrosewhen theexPosuretimewasequal:anditalsobeemaehigherastheexPosure timewasProlongedwhenaeoustiepowerwasequal. 3 . Theimmediatevalueofthetargeted一region.graysealebeeamehigher asradiatedosewaselevated,andtherelationshiPbetweenthemwas logarithm:butwhenradiatedosewasmorethan1100),thevalueofthe graysealedeviat(dfromthelogarithmeurve.Theequationofthelogarithm eurve:y=18.982LI:(x)一82.202,RZ=0.8097.(y15thevalueofthegrayseale, x15radiatedose:r=0.921,p(0.01) 4.Theinunediate;,reaofthetargeted一region.5ultrasonogramgotlarger astheexPosure*imewasProlongedwhentheaeoustiePowerwasequalor astheaeoustiePowerwhentheexPosuretimewasequal. 5.AfterH工FUradiation rOSe ,theareaofthetargeted一regi0n.sultraosnogrma deereasedquiekl):withinfirst30seeondsandslowlywithin30seeonds 一2.5minutes;tllenitbeeamestable. 6.Brains.tissuesweredestruetedexPeetsubgrouP targeted--region.5neerosisgotmoreserious prolongedwhentheaeoustiePowerwaseertain. aS 15.Thedegreeofthe theexPosuretimewas NeerosisofIOOWbeeame moreSer1OUSthar一thatofSOWwhentheexPosuretimewasequal. 7.WhenaeoustiCf)owerwas10OWandtheexposuretimewas(ormorethan 9seeondsthePrognosisoftherabbitsgotworse. 8.TheexPosuretLme35!55!75and95wereidealforthertabbits.brain ,月USe3s ll whenaeoustiePowerwas50WandtheexPosuretime whenaeoustiePowerwas10OW. 55and75wereideal Conelusion:1.IfsuitabledoseofHIFUwastheimage一ehanges,tendeneyoftheirradiatedregioneoineideswiththeehanges,tendeneyof thesonieatedbrain,andbothofthemwererelevanttotheradiatedose. 2.Ineonelusion,it15seeureandeffeetivetousesuitabledoseofHIFU inthetreatmentofbraintumorandsomeexPerimentaldataareProvided forfutureeliniealinvestigation Keywords:I{ighIntensityFoeusedUltrasoundbrainablation radiatedosegrayseale前言 高强度聚焦超声(HighIntensityFoeusedUlrtasound,HIFU)是近年发展起来 的一种治疗肿瘤的新技术它利用超声波具有良好的方向性!组织穿透性和可聚 焦性等物理特性,使体外发射的低能量超声波,穿过软组织,聚焦于体内肿瘤靶 点使焦域处声强高达几千甚至上万w/c衬引起瞬态高温效应,使靶区内温度 骤升,导致靶区组织出现蛋白变性!不可逆的细胞坏死和凝固性坏死,而周围组 织及超声波经过的组织不受损伤价7]HFIU作为一种新的无创性外科治疗手段, 与传统的温热疗法相比,如微波!射频!X射线等具有以下不可比拟的优点: (1)HFIU外科技术既适用于治疗浅表组织,也可以治疗体内深部组织(2)声强高, 单次辐照时间短;(3)精确性高;(4)同大血管相互影响小;(5)可以单独进行治疗; (6)不受肿瘤大小和形状限制;(7)治疗彻底,副作用小因此,现已广泛应用于 临床肝癌!前列腺增生!乳腺癌等治疗[8]在欧洲!日本也在研究试用于治疗恶 性肿瘤,如前列腺癌!翠丸癌及肾!骨等处的肿瘤[9],对膀肤癌和子宫肌瘤及多 囊卵巢综合征的研究还处在动物实验阶段=.0一-2]目前还有将HFIU用于心脏房室 结的热切除的研究口3!-41,将HFIu用于止血也是近年兴起的研究热点[l51事实 上,早在上世纪四十年代国外开始探索超声聚焦刀在神经外科领域选择性破坏脑 组织的临床应用,当时主要是用于治疗Parkinsno病并且取得了令人鼓舞的效 果,但是随后该治疗手段似乎没有再进一步发展,大多可能由于左旋多巴药物疗 法对帕金森综合症疗效的有效性〔16]和相关配套技术的落后抑制了该技术的发 展然而,随着经济不断发展和科学技术(特别是影像诊断学!计算机技术等) 的日益进步,人们对肿瘤的手术治疗越来越多的要求/功能保护解剖型手术0替 代/解剖型手术0,高强度聚焦超声的治疗特点与该治疗趋势相吻合,又重新为 人们所推崇因而,对应用于脑的探索[l7],目前正成为国际上研究的热点脑 肿瘤尤其是恶性的界限不清,治疗时容易损伤周边正常脑组织,一旦受损,直接 关系到治疗的效果本文论述了通过HFIU定位毁损靶区正常脑组织,并观察B 超术中实时监控情况及其病理变化,为HIFU应用于临床脑肿瘤治疗的有效性和 安全性提供一定的实验参考数据材料和方法 1.实验动物 新西兰大白兔48只,雌雄不限,体重1.5一2.okg,1.5一2月龄,处于生长 发育较迅速期由湖南农业大学实验动物中心提供 2.主要试剂和药品 2 . 1麻醉剂戊巴比妥钠购自中国医药(集团)上海化学试剂公司,配成3%戊 巴比妥钠注射液 .22 . 10%甲醛溶液:湖南人民医院病理科提供 .23二甲苯:购自上海化学试剂总厂 .24.25%戊二醛溶液:购自上海五联化工厂 2 . 5o . IMPBs(PH7 . 2一7.4),配置方法l000ml蒸馏水加氯化钠9克,磷酸氢二钠 4克,磷酸二氢钠.04 .261%四氧化饿:购自上海五联化工厂 .27丙酮:购自长沙风路口塑料化工厂 .28EPnosZl环氧树脂包埋剂:购自日本和式纯药工业株式会社 .29醋酸铀!硝酸铅:湘中地质实验研究所 3.仪器设备 3 . 1JC型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统(简称海扶刀,由重庆海扶公司生产, 如图1所示;湖南省人民医院海扶中心提供),由功率源!操作平台!床体,治 疗头和诊断探头组成其治疗头频率