脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲聯(lián)合微泡非熱損傷組織的實驗研究.pdf

1、目的：高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HFU)是一種新興的非侵入性局部治療技術(shù)。HIFU治療腫瘤的機(jī)制除了熱機(jī)制外，還有機(jī)械機(jī)制和空化機(jī)制。非熱機(jī)制(機(jī)械機(jī)制和空化機(jī)制)在HIFU治療中的作用一方面認(rèn)為應(yīng)盡量對空化現(xiàn)象進(jìn)行抑制，另一方面認(rèn)為空化有助于熱損傷和監(jiān)控。目前對HIFU形成損傷的機(jī)制中仍很難確切描述熱機(jī)制、空化機(jī)制和機(jī)械機(jī)制在組織損傷中相對獨立作用。單純的非熱損傷(機(jī)械機(jī)制和空

2、化機(jī)制)在HIFU治療中的研究和應(yīng)用較少。 實驗首先進(jìn)行脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲(pulsed high intensity focusedultrasound，PHIFU)輻照離體牛肝組織，探討形成非熱損傷的輻照參數(shù)。然后在此輻照參數(shù)下進(jìn)一步研究PHIFU聯(lián)合超聲微泡造影劑(ultrasound contrast agent，UCA)非熱損傷活體腫瘤組織的可行性及非熱損傷的生物學(xué)行為，為HIFU治療腫瘤提供新方法和基礎(chǔ)理論支持，進(jìn)一

3、步推進(jìn)HIFU技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用。 方法：參數(shù)設(shè)置時維持總能量恒定，按不同工作周期1％、5％、15％、25％、50％、75％和100％分成7組，在B超圖像監(jiān)控下將熱電偶測溫探針插入牛肝，并使針尖位于PHIFU焦點，然后進(jìn)行定點輻照。觀察各輻照參數(shù)下焦域溫度、灰度和組織學(xué)改變。 采用腫瘤組織塊開腹包埋接種方法，建立兔肝VX2移植瘤動物模型。將36只荷瘤兔隨機(jī)分為假照組、PHIFU組和PHIFU+UCA組。用第一部分實驗

4、篩選出的輻照參數(shù)(超聲頻率0.87 MHz、焦距150 mm、聲功率150 W、脈沖重復(fù)頻率100 Hz、工作周期15％)對兔肝VX2移植瘤進(jìn)行PHIFU輻照。治療后1天取材觀察腫瘤組織學(xué)改變、超微結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶(TdT)介導(dǎo)脫氧核苷酸(dUTP)缺口末端標(biāo)記技術(shù)(in situ deoxynucleotityl transferase-mediated dUTPnick end labeling，TUNEL)檢測細(xì)

5、胞凋亡和用免疫組化法檢測細(xì)胞增殖核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)，并用凋亡指數(shù)(apoptosis index，PI)和增殖指數(shù)(proliferating index，AI)比較細(xì)胞凋亡和增殖情況。 結(jié)果：PHIFU輻照離體牛肝時，工作周期25％、50％、75％和100％組平均溫升分別為63.4±9.2℃、65.0±11.5℃、66.64±9.9℃、79.6±10.6℃，

6、最高溫度大于85℃且有明顯的凝固性壞死。1％、5％和15％組平均溫升分別29.24±1.9℃、30.0±2.8℃、31.0±2.4℃，最高溫度不高于56℃且無肉眼可見的凝固性壞死形成。在25％、50％、75％、100％組，PHIFU損傷后形成的凝固性壞死區(qū)光鏡下主要表現(xiàn)為胞漿顏色變淡，部分核仁消失、細(xì)胞核固縮、染色質(zhì)邊集且隨工作周期延長而增加。15％組光鏡下細(xì)胞間裂隙增寬，肝細(xì)胞胞漿內(nèi)見大量大小不等空泡，而1％組、 5％組無明顯改變，核

7、仁清晰。PHIFU輻照兔肝VX2移植瘤后，假照組、PHIFU組和PHIFU+UCA組經(jīng)2，3，5-氯化三苯基四氮唑(2，3，5-triphenyl tetrazolium chloride，TTC)染色后，肉眼可見腫瘤組織被均勻紅染，表明各組均無肉眼可見的凝固性壞死形成。光鏡下PHIFU組見腫瘤細(xì)胞胞漿嗜伊紅染色淺，細(xì)胞腫脹，胞漿疏松，胞漿內(nèi)大量空泡，少量細(xì)胞核固縮、染色質(zhì)邊集：PHIFU+UCA組見胞漿內(nèi)大量大小不等空泡，可見染色質(zhì)邊

8、集和細(xì)胞核固縮。電鏡下見PHIFU組瘤細(xì)胞胞漿內(nèi)大量線粒體腫脹和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張，PHIFU+UCA組部分細(xì)胞核固縮和染色質(zhì)邊集，兩組腫瘤組織內(nèi)均見凋亡小體及細(xì)胞胞漿內(nèi)大小不等空泡。TUNEL法檢測發(fā)現(xiàn)，假照組發(fā)現(xiàn)少量陽性染色的腫瘤細(xì)胞，PHIFU組和PHFU+UCA組見較多細(xì)胞核棕褐色染色的陽性細(xì)胞。PCNA檢測結(jié)果表明，假照組靶區(qū)組織見大量著色部位在腫瘤細(xì)胞核的陽性細(xì)胞，而PHIFU組和PHIFU+UCA組陽性染色細(xì)胞少。PHIFFU組和

9、PHIFU+UCA組腫瘤組織的AI比假照組高，而PI陽性表達(dá)率比假照組低。PHIFU+UCA組AI比PHIFU組高，但PHIFU+UCA組PI比PHIFU組低。 結(jié)論：1．脈沖工作周期長在PHIFU輻照時可形成熱凝固性壞死，而脈沖工作周期短可通過非熱效應(yīng)損傷組織。2．一定工作周期的PHIFU(超聲頻率0.87 MHz、焦距150 min、聲功率150 W、脈沖重復(fù)頻率100 Hz、工作周期15％)可通過非熱效應(yīng)損傷腫瘤，表現(xiàn)為胞