血流速度對脈沖高強度聚焦超聲消融肝組織的影響.pdf

1、研究背景：
　　目前，高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）治療技術在臨床上的應用是對病灶進行高功率的連續(xù)波輻照，利用其熱效應對靶組織進行消融治療。脈沖高強度聚集超聲（pulsed highintensity focused ultrasound，PHIFU）與現(xiàn)有的HIFU發(fā)射連續(xù)波消融組織不同，其治療方式是脈沖式，由脈沖輻照時間和間歇時間組成。前期實驗研究發(fā)現(xiàn)PHIFU能

2、夠產生明顯的空化效應，引起靶區(qū)組織損傷。
　　PHIFU作為一種間歇輻照方式，可能會減少連續(xù)波輻照對靶區(qū)聲通道上因能量沉積而產生的正常組織損傷。作為一種潛在的新治療模式，PHIFU消融腫瘤的組織學變化及其靶區(qū)超聲影像學特征，血流速度對PHIFU消融效果的影響是臨床應用該治療模式前的一個重要研究內容。本課題應用臨床HIFU腫瘤治療設備，擬在離體豬肝灌注模型上，通過調節(jié)肝灌注流量來觀察PHIFU消融肝組織的凝固性壞死體積變化和B超聲像

3、圖特征，以及肝血管對PHIFU消融效果的作用，探討血流速度和血管對PHIFU消融肝組織的影響及其靶區(qū)超聲影像學變化，為HIFU臨床應用提供新的治療模式和參數(shù)。
　　目的：
　　1.探討血流速度對PHIFU消融肝組織的影響及其靶區(qū)超聲影像學變化。
　　2.探討血管對PHIFU消融肝組織的影響和血管的損傷變化。
　　方法：
　　1.不同肝灌注流量下PHIFU消融肝組織的特征及其超聲影像圖變化實驗動物:豬肝由屠宰

4、場提供，家豬被處死后2～3 min內取出肝臟，建立經門靜脈、肝動脈和下腔靜脈進行灌流的離體豬肝灌注模型，達到灌注要求后待用。
　　實驗方法
　　(1)以連續(xù)波HIFU輻照為對照組，PHIFU輻照為實驗組。輻照參數(shù)設定:脈沖重復頻率100Hz，輻照功率80W，深度20mm。實驗組占空比20％，輻照時間25s，對照組占空比100％，輻照時間10s。通過調整體外循環(huán)機中門靜脈轉流泵的轉速，使門靜脈的流量分別為442mL/min、5

5、88mL/min、746mL/min、886mL/min。
　　(2)在不同灌注流量下，應用PHIFU定點輻照離體灌注肝臟。實驗組在輻照過程中應用B超實時觀察靶區(qū)聲像圖變化，分析靶區(qū)灰度變化的規(guī)律，每組實驗重復20次。
　　(3) PHIFU輻照后，切開灌注肝組織，找到靶區(qū)組織最大的損傷面，測量并記錄壞死區(qū)域的損傷情況，計算凝固性壞死體積，局部取材，觀察靶區(qū)的組織學變化。
　　2.肝血管對PHIFU消融肝組織的影響實驗

6、方法:
　　(1)采用HIFU脈沖波（實驗組）和連續(xù)波（對照組）兩種輻照方式，輻照參數(shù)分別為聲功率80W、占空比20％、輻照時間50s和聲功率80W、占空比100％、輻照時間10s，輻照深度為40mm，脈沖重復頻率為100Hz。
　　(2)通過HIFU機載超聲尋找適合的治療層面，找到管徑為4 mm左右的血管，分別將血管、距離血管前、后方3mm處的肝組織定位為靶區(qū)，采用定點輻照靶區(qū)肝臟，每組實驗重復15次。
　　(3)輻

7、照后切開肝組織，找到靶區(qū)最大的損傷面，測量并記錄壞死區(qū)域，計算凝固性壞死體積，肉眼觀察兩組靶區(qū)肝組織和血管的損傷情況，分別取材，觀察組織學變化。
　　結果:
　　1.PHIFU消融肝組織的損傷特點:與連續(xù)波HIFU輻照相同，PHIFU組靶區(qū)肝組織均出現(xiàn)凝固性壞死的特征性變化，損傷區(qū)和非損傷區(qū)邊緣清晰，損傷區(qū)內未發(fā)現(xiàn)有明顯的空洞形成。
　　2.PHIFU消融肝組織的超聲影像學變化:PHIFU輻照離體灌注肝臟時，B超能實時

8、顯示靶區(qū)組織灰度的變化，主要表現(xiàn)為靶區(qū)灰度從無到有、逐漸增強、然后減弱、并再增強的動態(tài)變化過程。在不同灌注流量下，靶區(qū)聲像圖開始出現(xiàn)灰度變化的時間不同，灌注流量增加可以延遲輻照過程中聲像圖靶區(qū)灰度變化的出現(xiàn)。
　　3.PHIFU靶組織壞死體積與灌注流量關系:門靜脈灌注流量為442mL/min、588mL/min、746mL/min、886mL/min時，實驗組靶區(qū)凝固性壞死體積分別是157.41±5.79mm3、118.70±5.

9、96 mm3、72.97±6.04mm3和44.45±3.49 mm3;對照組靶區(qū)凝固性壞死體積分別是156.41±6.23mm3、120.57±6.44mm3、74.39±7.62 mm3和45.96±5.72mm3，表明隨著肝血流量的增加，靶區(qū)壞死體積逐漸減少，兩者之間呈負相關關系。相同流量下，實驗組與對照組比較差異無統(tǒng)計學性意義（P＞0.05）。
　　4.PHIFU靶組織壞死體積與血管關系:兩組鄰近血管的靶區(qū)組織均出現(xiàn)凝固性

10、壞死的特征性變化。與對照組比較，PHIFU組靶區(qū)凝固性壞死體積明顯增加。其中，實驗組和對照組在靶區(qū)位于血管后方的壞死體積分別為79.72±4.94 mm3和25.53±2.08mm3，靶區(qū)位于血管前方的壞死體積分別為85.6±10.23 mm3和28.34±7.28mm3，兩組比較，差異均具有顯著的統(tǒng)計學性意義(P＜0.05)。
　　5.PHIFU對靶區(qū)鄰近血管的損傷作用:實驗組和對照組分別對血管，血管前、后方靶區(qū)肝組織輻照后，肉

11、眼觀察兩組靶區(qū)，均未發(fā)現(xiàn)明顯的血管損傷表現(xiàn)，血管經HE染色和維多利亞藍和麗春紅血管纖維染色，光鏡下觀察見血管壁結構完整，內皮細胞和血管壁纖維組織未出現(xiàn)損傷。
　　結論:
　　1.PHIFU消融肝臟的組織學變化表現(xiàn)為典型的凝固性壞死，損傷區(qū)和非損傷區(qū)邊緣清晰。
　　2.PHIFU輻照過程中，B超能實時觀察靶區(qū)聲像圖灰度的變化，呈現(xiàn)灰度增強、減弱，再增強的動態(tài)變化過程。
　　3.血流速度能影響PHIFU消融肝組織的效