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HIFU三维周边式辐照离体肝脏组织的实验研究

作　者: 银丽
导　师: 邹建中
学　校: 重庆医科大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 高强度聚焦超声三维周边式辐照离体灌注血供
分类号: R730.55
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目的高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound，HIFU）是一种局部无创治疗肿瘤的技术，临床已广泛应用于各种实体肿瘤的治疗[1]，特别是肝癌、前列腺癌和子宫肌瘤的治疗，其疗效肯定。但对于体积较大的肿瘤，治疗剂量大且辐照时间长，治疗效率有待提高是临床应用中亟待解决的问题；对于难以手术切除的中晚期肿瘤及位置较深的恶性肿瘤，临床治疗以积极减缓患者痛苦、提高患者生活质量为目的，而传统的HIFU全覆盖式治疗，投放剂量高，治疗时间长，从而增加并发症风险。恶性肿瘤的周边及内部生长方式不同，恶性肿瘤周边新生血管丰富，肿瘤细胞增殖分裂活跃，侵润性较高，而内部则相对缺血、缺氧，容易发生细胞坏死[2]。三维周边式辐照，先预设感兴趣区（Regionof interest， ROI），即辐照区及其包围的内部区域，辐照ROI周边而内部区域不投放能量，从而减少能量投放和辐照时间，有效提高HIFU治疗效率，形成的完整封闭的凝固性坏死带阻断ROI内部血供，使之缺血、缺氧，失去营养支持而坏死，达到治疗目的。课题开展此种辐照方式的研究，首先需要在离体牛肝上探索其可行性以及与传统辐照方式对比的优势；再者，HIFU作为一种物理治疗方式，血流对辐照结果的影响尤为显著，需要建立离体猪肝灌注模型为实验对象；最后，探讨HIFU三维周边式辐照离体灌注猪肝阻断局部血供的可行性，为HIFU三维周边式辐照应用于临床奠定基础。材料和方法1第一部分HIFU三维周边式辐照与传统辐照离体牛肝组织的对比屠宰后6h内的新鲜离体牛肝脏，取30例离体牛肝组织，随机分为2组进行HIFU辐照：将2组的ROI分为四个不同深度的区域进行辐照，分别为：40mm、32mm、24mm、16mm，相应深度的辐照声功率为：350W（24880.57W/cm~2）、350W、350W、300W（21326.21W/cm~2），对应深度的治疗头移动速度为：4mm/s、5mm/s、6mm/s、5mm/s，每两条线的线间隔时间为5min。三维周边式辐照组，对ROI的周边进行全封闭式辐照，而内部区域不投放能量；传统式辐照组，对感兴趣区逐层完全覆盖式辐照。记录各组的辐照时间、各组总辐照能量和凝固性坏死体积，计算各组的EEF值；取三维周边式组取辐照区、内部未辐照区、辐照区与外周交界处牛肝组织；传统组取辐照区、辐照区与外周交界处牛肝组织做常规HE染色、光镜观察；结果均以x±s表示，统计过程由SPSS17.0统计软件进行处理。两组间均数比较采用独立样本t检验；以P＜0.05为差异有统计学意义。2第二部分建立离体灌注猪肝模型配制灌注液：根据猪肝的重量配制灌注液：450ml/100g乳酸林格液，25ml/100g甘露醇，300ml/100g羟乙基淀粉，肝素300U/100g。屠宰后即刻的完整离体猪肝10例浸泡于肝素化的灌注液中备用，插管连接肝动脉、门静脉和下腔静脉，模拟活体建立离体灌注猪肝血液循环，并记录灌注前后血流动力学、生化参数和观察组织结构学变化。结果均以x±s表示，统计过程由SPSS17.0统计软件进行处理。3第三部分HIFU三维周边式辐照阻断离体灌注猪肝局部血供的初步研究屠宰后即刻的完整离体猪肝20例进行离体猪肝的灌注，设定ROI为40mm×27mm×24mm的长方体区域，然后采用JC200型聚焦超声肿瘤治疗系统进行HIFU三维周边式辐照，将ROI分为四个不同深度进行辐照，分别为：40mm、34mm、28mm、22mm。猪肝灌注20min后进行三维周边式辐照，对应深度的治疗头发射功率280W（9753.18W/cm~2）、270W（9404.86W/cm~2）、260W（9056.53W/cm~2）、250W（8708.20W/cm~2），治疗头移动速度均为6mm/s，周边区域完整辐照一遍后停止辐照，辐照前后行MRI平扫及增强扫描，参数及序列为：快速自旋回波序列(TSE)，分别行T1WI(TR6.52/TE3.05)和T2WI(TR194.00/TE4.80)横断面、矢状面和冠状面扫描(层厚3mm)。取材固定辐照前及辐照后的辐照区、ROI域内部区、辐照区与外周交界处肝组织并行肉眼及光镜观察，采集辐照前后MRI平扫图像及注射造影剂后300s的动态增强图像。结果1.三维周边式组肉眼观察，可见辐照区形成完整封闭的凝固性坏死带，中心未辐照区呈现凝固性坏死，辐照区与外周组织界限清晰，光镜下，辐照区细胞结构消失，呈片状红染物，内部未辐照区域细胞细胞膜连续性消失，细胞核固缩、碎裂、溶解，或见筛网状结构；传统组大体观察可见辐照区全部发生凝固性坏死，辐照区与外周交界处界限较为清晰，光镜下，辐照区细胞核深染、固缩，甚至溶解、消失；三维周边式组和传统组的凝固性坏死体积无明显差异（P＞0.05），而三维周边式组的辐照时间、投放的能量和能效因子均小于传统式组（P＜0.05）。2．10例猪肝灌注后150min内HA和PV平均压力为131.18±15.78mmHg、8.65±1.29mmHg；血流速度分别为29.21±2.43cm/s、9.89±1.31cm/s。猪肝较灌注前增重312.46±39.34g；猪肝在灌注后150min内，猪肝的胆汁分泌量和ALT的量都较为稳定；灌注后150min内光镜下观察肝细胞形态和结构与灌注前相似，但随着灌注时间的延长，肝血窦增宽，肝细胞肿胀逐渐加重。3.20例灌注猪肝肉眼均可见辐照区域出现完整封闭的凝固性坏死带，内部区无明显变化；光镜下均可见辐照区细胞核固缩、碎裂，内部区细胞肿胀、肝血窦扩张，辐照区与外周组织界限清晰、小叶间静脉内血栓形成； MRI平扫均表现HIFU辐照前ROIT1WI和T2WI呈现等信号，辐照后的辐照区T1WI信号降低、T2WI信号增高，辐照前后内部区T1WI和T2WI信号无明显变化；MRI增强扫描均表现HIFU辐照前ROI增强扫描呈现强化、血流灌注丰富，辐照后内部区未见增强、血流灌注消失。结论三维周边式辐照比传统辐照方式的投放剂量少、辐照时间短，辐照效率更高；灌注后150min内，离体灌注猪肝的血流动力学、生化和组织结构未发生明显变化，模型建立成功；离体HIFU三维周边式辐照可有效阻断离体灌注猪肝ROI内部血供。

全文目录

英汉缩略语名词对照  5-6
摘要  6-11
ABSTRACT  11-15
前言  15-16
第一部分 HIFU 三维周边式辐照与传统辐照离体牛肝组织的对比  16-22
  1 材料和方法  16-18
  2 结果  18-20
  3 讨论  20-21
  4 小结  21-22
第二部分离体灌注猪肝模型的建立  22-28
  1 材料和方法  22-24
  2 结果  24-26
  3 结论  26-27
  4 小结  27-28
第三部分 HIFU 三维周边式辐照阻断离体灌注猪肝局部血供的初步研究  28-33
  1 材料和方法  28-29
  2 结果  29-32
  3 结论  32
  4 小结  32-33
全文总结  33-34
参考文献  34-37
文献综述  37-44
  参考文献  41-44
致谢  44-45
攻读硕士期间的研究成果及发表学术论文  45-46

HIFU三维周边式辐照离体肝脏组织的实验研究

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