两种方式高强度聚焦超声2次辐照兔肝移植瘤的比较

张奕，邹建中，马闻，邹海蓉，王雁，欧霞

（重庆医科大学 生物医学工程系，重庆市超声医学工程学重点实验室，重庆 400016）

高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound，HIFU）治疗肝癌已得到临床的证实［1］。但由于一次性消融需要高功率、长时间才能达到治疗目的，往往会导致并发症的发生［2］。2次辐照法通过首次低剂量辐照促进靶组织声环境自身改变，再次辐照消融，可达到降低每次辐照剂量、减少并发症发生的目的。本实验比较两种方式2次辐照的效果，拟探讨出2次辐照较佳的时间间隔方式。

1 材料与方法

1.1 动物肿瘤模型

纯种新西兰大白兔45只，雌雄不拘，2～3月龄，体质量1.5～2.0 kg（重庆医科大学实验动物中心提供）。荷瘤种兔1只（重庆医科大学医学超声工程研究所提供）。采用包埋法，开腹剥离荷瘤种兔肝肿瘤，取边缘生长旺盛无坏死的组织，切成1 mm3瘤块。开腹暴露拟接种兔肝，于肝右中叶膈面戳一小洞，将瘤块包埋其中，止血，关腹。荷瘤兔随机分为A、B、C3组，每组15只。

1.2 实验方法

采用JC200型聚焦超声肿瘤治疗系统（重庆海扶（HIFU）技术有限公司制造）。荷瘤兔术前禁食12 h，备皮，全麻后俯卧固定于治疗床上，移动治疗头，定位肿瘤，按“线-面-体”方式由深至浅逐层进行辐照，每层间距3 mm，两线间距8 mm，治疗头移动速度3 mm/s。A组：1次辐照组，于肿瘤建模后16 d辐照消融，声功率250 W，当靶区出现灰度改变后停止辐照，如无灰度改变则最多重复扫描2遍；B、C组：2次辐照组，先于建模后15 d进行1遍低剂量辐照（不消融），声功率100 W，然后B组于第2日辐照消融，C组于第3日辐照消融，消融处理同1次辐照组。

1.3 观察指标

（1）消融前，3组各解剖5只荷瘤兔，取肿瘤组织行光镜与电镜检查；（2）余下每组各10只荷瘤兔，记录其辐照的声功率、时间及皮肤改变；（3）消融后即刻，3组各解剖5只荷瘤兔，取辐照区域组织，放入37℃的氯化三苯基四氮唑（TTC）溶液中染色，被破坏的组织呈苍白色［3］。测量其长、宽、厚，以公式［4］：V=（4/3）π×（1/2）长×（1/2）宽×（1/2）厚计算损伤体积，根据公式［5］EEF（J/mm3）=Pt/V 计算能效因子，EEF 为能效因子（energy efficiency factor），指损伤单位体积的肿瘤（组织）所需的超声能量［6］；P（W）为声功率；t（s）为辐照时间；V（mm3）为损伤体积。取部分辐照靶区组织，行光镜与电镜检查；（4）消融后2周，解剖每组余下各5只荷瘤兔，观察肝脏与双肺转移情况。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 声功率、辐照时间、皮肤改变及EEF

与1次辐照相比，2次辐照的总治疗时间无显著性差异，但每次辐照时间缩短，首次辐照的声功率降低，再次辐照消融的EEF减小，其中，B组的总治疗时间、再次辐照消融时间及EEF最小；消融后，3组红斑发生率分别为50%、0%、10%（表1）。

2.2 病理组织学检查

消融前，光镜下，B、C组肿瘤细胞明显比A组肿胀，胞质淡染，核稍大，电镜下，细胞质内出现空泡，细胞器肿胀，其中B组比C组更明显（图1）。

消融后，3组的靶区组织均发生了典型的凝固性坏死。肉眼观，经TTC染色后，靶区组织呈苍白色、干酪样坏死，与周围组织界限清楚；光镜下，肿瘤细胞间隙增宽，胞质伊红色，核固缩、深染（图2）；电镜下，肿瘤细胞膜消失，细胞器破坏，核膜消失。

2.3 复发与肝肺转移

消融后2周，3组荷瘤兔肝脏均未见肿瘤复发与转移。A、C组各有1只发生肺转移，结节数为9个和14个；B组未发生肺转移，但3组间差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

HIFU一次性消融治疗良恶性肿瘤，疗效肯定，从实验结果可以看出，2次辐照组的并发症发生率比1次辐照组大大降低，说明经分次治疗后，每次辐照的时间与剂量减少，有利于避免并发症的发生。结果显示，经首次低剂量辐照后，兔肝肿瘤细胞水肿，胞质内出现空泡，并以第2日最为明显，再次辐照消融时，连续2 d2次辐照组的消融时间最短，EEF最小，大大提高了HIFU的损伤效率。其机制可能是：（1）首次低剂量辐照导致靶组织发生了一系列结构改变，组织界面处的声阻抗差异增加，声热转换率增高，增加了超声能量沉积；（2）首次低剂量辐照后细胞质内出现了空泡，可能增加了空化效应，从而提高损伤效率。其中，以第2日的病理生理变化最为明显，故增效效果最佳。但其具体机制还有待进一步研究与证实。

消融后，3组均发生了典型的凝固性坏死，且有效控制了复发与转移，说明2次辐照并未导致肿瘤边缘低温复发和转移概率的增加。其中发生肺部转移的2只荷瘤兔，可能治疗前肿瘤细胞就已经转移。

综上所述，2次辐照在达到一次性消融相同的疗效时，每次辐照的时间与剂量减少，损伤效率提高，并发症减少，其中以连续2 d辐照的方式更为安全有效，有可能成为一种新的HIFU治疗方法。

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