兩種方式高強度聚焦超聲2次輻照兔肝移植瘤的比較

張奕，鄒建中，馬聞，鄒海蓉，王雁，歐霞

（重慶醫科大學 生物醫學工程系，重慶市超聲醫學工程學重點實驗室，重慶 400016）

高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）治療肝癌已得到臨床的證實［1］。但由于一次性消融需要高功率、長時間才能達到治療目的，往往會導致并發癥的發生［2］。2次輻照法通過首次低劑量輻照促進靶組織聲環境自身改變，再次輻照消融，可達到降低每次輻照劑量、減少并發癥發生的目的。本實驗比較兩種方式2次輻照的效果，擬探討出2次輻照較佳的時間間隔方式。

1 材料與方法

1.1 動物腫瘤模型

純種新西蘭大白兔45只，雌雄不拘，2～3月齡，體質量1.5～2.0 kg（重慶醫科大學實驗動物中心提供）。荷瘤種兔1只（重慶醫科大學醫學超聲工程研究所提供）。采用包埋法，開腹剝離荷瘤種兔肝腫瘤，取邊緣生長旺盛無壞死的組織，切成1 mm3瘤塊。開腹暴露擬接種兔肝，于肝右中葉膈面戳一小洞，將瘤塊包埋其中，止血，關腹。荷瘤兔隨機分為A、B、C3組，每組15只。

1.2 實驗方法

采用JC200型聚焦超聲腫瘤治療系統（重慶海扶（HIFU）技術有限公司制造）。荷瘤兔術前禁食12 h，備皮，全麻后俯臥固定于治療床上，移動治療頭，定位腫瘤，按“線-面-體”方式由深至淺逐層進行輻照，每層間距3 mm，兩線間距8 mm，治療頭移動速度3 mm/s。A組：1次輻照組，于腫瘤建模后16 d輻照消融，聲功率250 W，當靶區出現灰度改變后停止輻照，如無灰度改變則最多重復掃描2遍；B、C組：2次輻照組，先于建模后15 d進行1遍低劑量輻照（不消融），聲功率100 W，然后B組于第2日輻照消融，C組于第3日輻照消融，消融處理同1次輻照組。

1.3 觀察指標

（1）消融前，3組各解剖5只荷瘤兔，取腫瘤組織行光鏡與電鏡檢查；（2）余下每組各10只荷瘤兔，記錄其輻照的聲功率、時間及皮膚改變；（3）消融后即刻，3組各解剖5只荷瘤兔，取輻照區域組織，放入37℃的氯化三苯基四氮唑（TTC）溶液中染色，被破壞的組織呈蒼白色［3］。測量其長、寬、厚，以公式［4］：V=（4/3）π×（1/2）長×（1/2）寬×（1/2）厚計算損傷體積，根據公式［5］EEF（J/mm3）=Pt/V 計算能效因子，EEF 為能效因子（energy efficiency factor），指損傷單位體積的腫瘤（組織）所需的超聲能量［6］；P（W）為聲功率；t（s）為輻照時間；V（mm3）為損傷體積。取部分輻照靶區組織，行光鏡與電鏡檢查；（4）消融后2周，解剖每組余下各5只荷瘤兔，觀察肝臟與雙肺轉移情況。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 聲功率、輻照時間、皮膚改變及EEF

與1次輻照相比，2次輻照的總治療時間無顯著性差異，但每次輻照時間縮短，首次輻照的聲功率降低，再次輻照消融的EEF減小，其中，B組的總治療時間、再次輻照消融時間及EEF最小；消融后，3組紅斑發生率分別為50%、0%、10%（表1）。

2.2 病理組織學檢查

消融前，光鏡下，B、C組腫瘤細胞明顯比A組腫脹，胞質淡染，核稍大，電鏡下，細胞質內出現空泡，細胞器腫脹，其中B組比C組更明顯（圖1）。

消融后，3組的靶區組織均發生了典型的凝固性壞死。肉眼觀，經TTC染色后，靶區組織呈蒼白色、干酪樣壞死，與周圍組織界限清楚；光鏡下，腫瘤細胞間隙增寬，胞質伊紅色，核固縮、深染（圖2）；電鏡下，腫瘤細胞膜消失，細胞器破壞，核膜消失。

2.3 復發與肝肺轉移

消融后2周，3組荷瘤兔肝臟均未見腫瘤復發與轉移。A、C組各有1只發生肺轉移，結節數為9個和14個；B組未發生肺轉移，但3組間差異無統計學意義（P>0.05）。

3 討論

HIFU一次性消融治療良惡性腫瘤，療效肯定，從實驗結果可以看出，2次輻照組的并發癥發生率比1次輻照組大大降低，說明經分次治療后，每次輻照的時間與劑量減少，有利于避免并發癥的發生。結果顯示，經首次低劑量輻照后，兔肝腫瘤細胞水腫，胞質內出現空泡，并以第2日最為明顯，再次輻照消融時，連續2 d2次輻照組的消融時間最短，EEF最小，大大提高了HIFU的損傷效率。其機制可能是：（1）首次低劑量輻照導致靶組織發生了一系列結構改變，組織界面處的聲阻抗差異增加，聲熱轉換率增高，增加了超聲能量沉積；（2）首次低劑量輻照后細胞質內出現了空泡，可能增加了空化效應，從而提高損傷效率。其中，以第2日的病理生理變化最為明顯，故增效效果最佳。但其具體機制還有待進一步研究與證實。

消融后，3組均發生了典型的凝固性壞死，且有效控制了復發與轉移，說明2次輻照并未導致腫瘤邊緣低溫復發和轉移概率的增加。其中發生肺部轉移的2只荷瘤兔，可能治療前腫瘤細胞就已經轉移。

綜上所述，2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，損傷效率提高，并發癥減少，其中以連續2 d輻照的方式更為安全有效，有可能成為一種新的HIFU治療方法。

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