超声引导下微波凝固离体猪肾的实验研究

董彩虹 周宁明 曹伟田 徐彬

超声引导下经皮微波凝固治疗（percutaneous microwave coagulation therapy, PMCT）具有操作简便、安全性高、凝固坏死范围稳定、疗效好、价格低等优点, 目前在临床上的应用日渐增多, 特别对肝肿瘤的凝固治疗, 但对肾组织的微波凝固治疗技术尚不成熟。本文旨在研究超声引导下微波凝固离体猪肾的凝固范围与时间、功率的关系, 探索最佳作用时间、功率组合, 为进一步应用于活体及临床开展微波治疗肾肿瘤、肾外伤等提供客观的实验依据。

1 资料和方法

1.1 一般资料

市场订购离体新鲜猪肾: 共113个, 质量140 ～ 185 g,平均（164.7±17.4）g。共计进行225个微波凝固灶。

1.2 仪器

采用GE公司V730 Expert超声诊断仪。微波仪采用南京康友微波能应用研究所研制生产KY-2000型微波凝固治疗仪, 发射微波频率2 450 MHz, 功率5～100 W连续可调。微波针为该公司开发的水循环内冷式硬质微波针, 采用缝隙微波发射方式, 长度18 cm, 针头长度11 mm, 外径1.9 mm, 可直接穿刺深部组织。针前端7 cm外表面有特殊防粘涂层。

1.3 实验方法

新鲜离体猪肾温水浴至37℃后, 超声实时引导下将水循环内冷式微波针约呈45°角穿刺进入肾实质内,以不同时间、功率组合对离体猪肾进行微波凝固。超声观察凝固过程, 凝固结束后, 沿针杆取最大断面切开凝固灶, 观察肾盂、肾盏损伤情况及凝固灶中央炭化情况, 测量凝固灶在肾实质内的最大长径和宽径。每个时间、功率组合凝固5次, 每个凝固灶由2位医生分别测量, 取平均值。

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 凝固形态

凝固灶位于肾实质内, 由于肾脏实质厚度一定, 因此凝固灶形态呈椭球体, 一侧以肾包膜为界呈弧形, 一侧以肾盂肾盏膜为界呈不规则波浪形。凝固灶以针道为中心（图1）, 往外依次可见⑴中心炭化区: 位于针道周围, 呈黑褐色细长条状, 质干硬; ⑵凝固区: 呈土黄色; ⑶移行区: 宽约2 mm, 呈暗红色包膜样; ⑷周围正常肾区: 位于凝固灶长轴两端移行区外侧, 为正常红色肾组织。

针道炭化区长度20～28 mm, 随功率的增加而增加,时间对其无明显影响。针道尖端部距凝固灶移行区约4～5 mm。功率大于70 W, 时间大于10 min后, 肾盂、肾盏膜及肾包膜严重挛缩。

2.2 凝固范围

超声可清晰显示微波针的位置及微波凝固过程中声像图的变化, 呈中心向外弥散的强回声区, 强回声区左右两侧的边界显示清晰, 横径随作用时间的延长逐渐增大, 超声可准确测量。而深部的边界模糊不清, 前后径难以测量(图2)。

大体标本测量数据见表1、2。随着作用时间、功率的不断增大, 凝固灶最大长径和宽径与其分别呈高度线性相关, 相关系数r在0.70～0.88之间。当功率一定时, 凝固灶最大长径和宽径随作用时间增加而增加, 宽径的增加幅度较长径大; 60 W时, 作用15 min与3 min相比, 宽径增加91.6%, 长径增加55.2%。当作用时间一定时, 凝固灶长径和宽径随功率的增加而增加, 增幅以40～60 W明显; 功率超过60 W后, 增幅明显减小。作用时间5 min, 50 W较40 W、60 W较50 W长径增幅分别为13.5%、7.4%, 而70 W较60 W、80 W较70 W增幅分别为4.9%和2.1%。

3 讨 论

图1 沿针道长轴剖开凝固灶形态图 箭头所指为中央针道炭化区 图2 凝固范围超声声像图 2A: 细箭头所指示微波针针尖, 粗箭头所指示微波缝隙处; 2B: 箭头示开启微波仪后, 能量自缝隙处发射, 在肾组织中产生高回声区; 2C: 图示随着微波作用时间的增加, 高回声区范围增大, 两侧边界清晰, 深部边界模糊

表1 不同时间、功率组合, 微波凝固离体猪肾凝固灶最大长径(±s) (mm)

表1 不同时间、功率组合, 微波凝固离体猪肾凝固灶最大长径(±s) (mm)

注: 由于作用时间、功率太大, 肾包膜及肾盂肾盏膜严重挛缩, 无法准确测量, 故在表中用“-”代替。r3是某一固定功率时, 凝固灶宽径与时间的相关系数; r4是某一固定作用时间, 凝固灶长径与功率的相关系数。

功率（W）40 （r3=0.83） 50 （r3=0.78） 60 （r3=0.81） 70 （r3=0.78） 80 （r3=0.83）3（r4=0.76） 16.49±1.30 18.12±1.19 19.56±1.02 19.93±1.03 20.21±1.06 4（r4=0.78） 18.35±2.34 20.86±1.42 23.08±1.19 24.56±1.36 25.53±1.53 5（r4=0.80） 20.62±1.66 23.46±1.72 26.59±1.51 27.67±1.78 28.75±1.28 6（r4=0.78） 21.91±1.40 25.78±1.11 28.37±1.74 30.44±1.83 31.55±1.59 7（r4=0.83） 23.06±1.42 28.12±1.93 31.83±2.05 32.82±1.81 33.28±2.31 8（r4=0.83） 23.47±1.38 29.31±1.79 33.86±1.68 34.37±1.31 34.86±1.90 10（r4=0.82） 23.68±1.54 30.53±2.93 34.90±2.78 35.18±1.42 35.86±1.38 13（r4=0.80） 24.97±2.74 31.82±2.32 36.08±1.79 - -15（r4=0.82） 25.08±1.14 32.27±1.89 37.47±1.45 - -时间(min)

经皮微波凝固治疗具有升温速度快、高温热场均匀及凝固区坏死彻底等优点, 超声实时引导定位准确安全, 特别是使用水循环内冷式微波时, 使疼痛反应、皮肤烫伤等并发症得到显著改善, 在肝脏肿瘤病变的消融治疗中取得较为满意的效果, 正在临床上推广应用[1-2], 而该技术在肾肿瘤治疗方面的应用还处在探索阶段[3-5]。由于肾脏在组织、解剖结构方面与肝脏有所不同, 在肾组织中的凝固形态也有别于肝组织, 肝组织中凝固灶呈类球体[6]。本实验观察发现, 由于肾实质厚度一定, 因此凝固灶在肾脏中的形态呈扁椭球体, 凝固范围主要在肾实质冠状面中增加。本研究在预实验中做了两种极端情况的进针, 平行于肾实质和垂直于肾实质, 发现凝固形态都是扁椭球体, 最大断面均位于肾实质冠状面中, 这有别于肝脏中凝固灶是以针道为长轴的类球体的情况。但结合肾实质长轴进针及短轴进针两种进针方向的凝固灶形态, 观察其与针道的关系,发现微波针产生的热场在空间上是沿针杆左右对称的,如果不受肾实质厚度的限制, 微波在肾实质中的凝固形态亦应为类球形。这提示如果在活体中对肾脏进行凝固治疗, 热量会传导至肾外, 对肾周围组织产生凝固损伤。文献报道, 制造人工腹水可以减少肠道烧伤穿孔或术后严重粘连等并发症[7]。本实验中随着功率的增加, 炭化区长度逐渐增加, 可达20～28 mm。如果进针深度小于炭化长度, 可能会引起进针部位肾包膜的灼伤, 特别是如肾外重要脏器或肠道的灼伤会产生严重的并发症; 因此建议进针角度尽量平行于肾实质, 尽可能增加进针深度。考虑到在活体中应用的实际情况,超声引导下微波针杆与肾实质的夹角总是存在的, 无法平行置入肾实质, 因此本实验统一将进针夹角调为45°, 比较其凝固范围与时间、功率的关系。肾盂肾盏膜发生烧灼伤后会引起不同程度的尿漏[8]。微波形成的凝固灶针道尖端距凝固灶移行区约4～5 mm, 为避免烧伤肾集合系统建议针尖至少距肾集合系统5 mm。当功率超过70 W后, 中央炭化区宽度明显增加, 时间大于10 min后肾盂、肾盏膜及肾包膜明显挛缩。考虑到临床治疗的安全性, 本研究认为60 W及以下功率在肾微波凝固治疗中较为安全。

表2 不同时间、功率组合, 微波凝固离体猪肾凝固灶最大宽径s) (mm)

表2 不同时间、功率组合, 微波凝固离体猪肾凝固灶最大宽径s) (mm)

注: 由于作用时间、功率太大, 肾包膜及肾盂肾盏膜严重挛缩, 无法准确测量, 故在表中用“-”代替。r3是某一固定功率时, 凝固灶宽径与时间的相关系数; r4是某一固定作用时间, 凝固灶长径与功率的相关系数。

功率（W）40（r3=0.83） 50（r3=0.78） 60（r3=0.81） 70（r3=0.78） 80（r3=0.83）3（r4=0.76） 16.49±1.30 18.12±1.19 19.56±1.02 19.93±1.03 20.21±1.06 4（r4=0.78） 18.35±2.34 20.86±1.42 23.08±1.19 24.56±1.36 25.53±1.53 5（r4=0.80） 20.62±1.66 23.46±1.72 26.59±1.51 27.67±1.78 28.75±1.28 6（r4=0.78） 21.91±1.40 25.78±1.11 28.37±1.74 30.44±1.83 31.55±1.59 7（r4=0.83） 23.06±1.42 28.12±1.93 31.83±2.05 32.82±1.81 33.28±2.31 8（r4=0.83） 23.47±1.38 29.31±1.79 33.86±1.68 34.37±1.31 34.86±1.90 10（r4=0.82） 23.68±1.54 30.53±2.93 34.90±2.78 35.18±1.42 35.86±1.38 13（r4=0.80） 24.97±2.74 31.82±2.32 36.08±1.79 - -15（r4=0.82） 25.08±1.14 32.27±1.89 37.47±1.45 - -时间(min)

通过本实验, 本研究认为植入式微波凝固肾脏组织是可行的, 凝固灶最大长径和宽径与微波作用功率和作用时间近似线性相关, 可根据凝固范围的不同需要, 选择不同的时间、功率组合, 为进一步在活体中的应用提供指导。

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