李建哲 王 軍 葉 欣 侯 剛 費(fèi)興波

(1.泰山醫(yī)學(xué)院附屬泰山醫(yī)院腫瘤中心，山東 泰安 271000；2.山東省立醫(yī)院腫瘤中心，山東 濟(jì)南 250021 ； 3.北京源德生物醫(yī)學(xué)工程有限公司，北京 100176)

高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)是利用超聲波可以穿透軟組織并可以聚焦的物理特性，將體外電聲換能器產(chǎn)生的多束超聲波，借助水介質(zhì)耦合進(jìn)入人體并聚焦于靶組織內(nèi)，通過(guò)瞬態(tài)高溫效應(yīng)(50℃以上)、空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等機(jī)制，造成超聲聚焦損傷區(qū)域(ultrasonic focal damage region，UFDR)內(nèi)的靶組織可逆性損傷和(或)壞死[1-3]，達(dá)到無(wú)創(chuàng)治療腫瘤的目的。在臨床上已成功用于乳腺癌、前列腺癌、肝癌等實(shí)體瘤的治療[3-5]，本研究通過(guò)對(duì)HIFU輻照豬胰腺后的病理學(xué)和生化指標(biāo)的觀察，探討HIFU治療胰腺癌的安全性和可行性，為臨床應(yīng)用提供相關(guān)證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 材料

市售雜種豬6只，體重35～40 kg，雌雄不限，豬齡5～6月?；旌巷暳衔桂B(yǎng)。隨機(jī)分為A、B 2組，每組3只。治療設(shè)備：FEP-BY02型高強(qiáng)度超聲聚焦熱療腫瘤治療機(jī)[(北京源德生物醫(yī)藥有限責(zé)任公司生產(chǎn)，國(guó)藥管械(準(zhǔn))字2003第3230044號(hào)(更)，許可證號(hào)20000272,CMDC質(zhì)量認(rèn)證編號(hào)C1420016，設(shè)備編號(hào)D1206047)]。設(shè)備及主要參數(shù)：上下雙波源，其超聲頻率1 MHz±10%，輸入電功率0.5～2 kW，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所實(shí)測(cè)焦點(diǎn)聲強(qiáng)為50～4000 W/cm2，有效治療深度1～15 cm，治療介質(zhì)為脫氣自來(lái)水，單元發(fā)射時(shí)間(t1 )一般在0.1～0.2 s ，占空時(shí)間(t2 ) t2︰t1 ≈1︰1～2︰1，每點(diǎn)次數(shù)(N)30～80次。定位B超機(jī)：GE logiq 5型(設(shè)備編號(hào)38946SVO)，探頭3S。

1.2 治療過(guò)程

治療時(shí)將動(dòng)物仰臥位固定于治療床上，輻射區(qū)域備皮，皮膚酒精脫脂。3%戊巴比妥(2 ml/kg) 靜脈麻醉成功后，通過(guò)喉鏡，插入帶有水囊的胃管，沖洗胃腔，然后向水囊內(nèi)注人1200 ml脫氣水，制造人工聲窗，建立有效的超聲通道。應(yīng)用FEP-BY02型高強(qiáng)度超聲聚焦熱療腫瘤治療機(jī)進(jìn)行治療。通過(guò)人工聲窗用超聲檢查，確定胰腺的位置、大小、形態(tài)、與鄰近器官的關(guān)系，選擇胰體或胰體胰尾交界處為治療點(diǎn)，初步制定治療方案。用上波源機(jī)載B超定位探頭再次確定治療部位的位置、大小、形態(tài)、與鄰近器官的關(guān)系。確定治療部位后將B超定位探頭從0°旋轉(zhuǎn)到90°，三維立體掃描治療部位，使用計(jì)劃系統(tǒng)分別在0°面和90°面制定治療靶區(qū)計(jì)劃。計(jì)劃包括：治療深度、治療范圍、治療層面數(shù)、每個(gè)層面面積和治療點(diǎn)數(shù)。最后在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下HIFU的焦點(diǎn)按照“點(diǎn)點(diǎn)成線，線線成面，面面成體”的累積方式作X、Y、Z軸方向的運(yùn)動(dòng)，由深到淺治療靶區(qū)內(nèi)的各個(gè)層面，直至覆蓋整個(gè)預(yù)定的治療靶區(qū)，治療深度9～11cm。每例胰腺治療1點(diǎn)靶區(qū)，范圍3 cm×3 cm，t2︰t1 ≈1︰1(150 ms︰150 ms)，每點(diǎn)治療次數(shù)60次，焦點(diǎn)聲強(qiáng)為800 W/cm2，步距4 mm，行距4 mm，層距5 mm。

1.3 HIFU治療后的處理

A組動(dòng)物胰腺經(jīng)HIFU治療后，在麻醉下處死后立即剖腹，取出胰腺，用游標(biāo)卡尺測(cè)量治療區(qū)域，取標(biāo)本體積分?jǐn)?shù)為0.05的甲醛固定，常規(guī)送檢病理蘇木精-伊紅染色。B組動(dòng)物輻照后禁食24 h后開(kāi)始經(jīng)口進(jìn)流質(zhì)飲食，第5天動(dòng)物在麻醉下剖腹，取胰腺送檢(方法同A組)。輻照前、輻照后當(dāng)天及輻照后第1、2、3、4、5天分別抽靜脈血及留尿標(biāo)本查生化指標(biāo)。

1.4 主要觀察指標(biāo)

A組：用游標(biāo)卡尺測(cè)量治療區(qū)域，然后常規(guī)行蘇木精-伊紅染色，在普通顯微鏡下觀察治療區(qū)域的胰腺組織。B組動(dòng)物觀察輻照前、輻照后當(dāng)天及輻照后第1、2、3、4、5天的血淀粉酶、尿淀粉酶、血糖、血WBC、ASP、BUN等。第5天處死后處理方法同A組

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。兩組比較采用t檢驗(yàn)；多組間比較采用方差分析。

2 結(jié) 果

2.1 可行性和安全性

A、B兩組動(dòng)物在HIFU治療過(guò)程中均生命體征平穩(wěn)，耐受性良好。B組動(dòng)物HIFU輻照后恢復(fù)好，全部存活至5天。A、B兩組動(dòng)物剖腹探查后均未見(jiàn)胃腸道及其他臟器損傷，無(wú)腹水、胰腺膿腫、胰腺假囊腫及胰漏等。血尿淀粉酶水平治療后增高，4～5天恢復(fù)正常，未發(fā)生胰腺炎等并發(fā)癥，其余生化指標(biāo)治療前后變化不明顯(表1)。

表1 兩組治療前后生化指標(biāo)比較

2.2 有效性

肉眼觀察胰腺標(biāo)本，所有預(yù)定靶區(qū)內(nèi)均可見(jiàn)UFDR[2-3]，呈類(lèi)圓形灰白色凝固性壞死病灶，且與周?chē)M織界限清楚。A、B兩組靶皮距及UFDR面積無(wú)差異(表2)。UFDR面積：最大者為3.4 cm×3.3 cm ，最小者為2.8 cm×2.7 cm ，平均(9.8±1.1)cm2。典型標(biāo)本見(jiàn)圖1。

表2 HIFU破壞豬胰腺治療參數(shù)與UFDR面積

注：A、B兩組壞死區(qū)面積比較，P>0.05 。

A組胰腺標(biāo)本HIFU輻射后光鏡下：靶區(qū)大部分組織細(xì)胞凝固性壞死，部分細(xì)胞核固縮，破碎、溶解，細(xì)胞胞質(zhì)腫脹，保留細(xì)胞輪廓，并可見(jiàn)空化現(xiàn)象，靶區(qū)組織與正常組織分界明顯，血管增生及炎性反應(yīng)不明顯(圖2)。B組胰腺標(biāo)本HIFU輻射后光鏡下：靶區(qū)組織壞死徹底，呈無(wú)定形、不規(guī)則顆粒狀，靶區(qū)組織與正常組織分界明顯，并見(jiàn)纖維結(jié)締組織增生(圖3)。壞死灶邊緣見(jiàn)較多核碎片，與正常組織交界處可見(jiàn)以淋巴、單核樣細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，呈壞死區(qū)-炎癥帶-正常區(qū)演化(圖4)。

圖1 箭頭示治療后可見(jiàn)周?chē)M織分界明顯的治療區(qū)(即壞死區(qū))

圖2 A組組織呈凝固性壞死，部分細(xì)胞核固縮，細(xì)胞胞質(zhì)腫脹，內(nèi)見(jiàn)空化效應(yīng)(箭頭所示)

圖3 B組靶區(qū)組織壞死徹底，呈無(wú)定形、不規(guī)則顆粒狀，并見(jiàn)纖維結(jié)締組織增生(箭頭所示)

圖4 B組壞死區(qū)與正常組織交界處有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)(箭頭所示)

3 討 論

目前，臨床已有HIFU治療胰腺癌的報(bào)道，并收到了一定的治療效果，但療效的評(píng)價(jià)多依靠對(duì)影像學(xué)表現(xiàn)及臨床癥狀的觀察[4-8]。本研究通過(guò)對(duì)HIFU輻照正常豬胰腺后的組織病理學(xué)觀察，從更深的層次上證明了HIFU治療胰腺癌的有效性，探討了HIFU治療胰腺癌的機(jī)理。本研究發(fā)現(xiàn)，HIFU治療后兩組動(dòng)物的胰腺大體標(biāo)本均可見(jiàn)特征性的UFDR。肉眼觀察UFDR呈類(lèi)圓形，中央為凝固性壞死區(qū)，周邊與正常組織分界較清晰。鏡下觀察A組UFDR中央?yún)^(qū)細(xì)胞失去正常形態(tài)和結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核染色質(zhì)固縮或破碎，胞質(zhì)混濁腫脹，為凝固性壞死，與正常組織分界清楚，中間可見(jiàn)過(guò)渡帶，并出現(xiàn)典型的空泡，病理學(xué)表現(xiàn)證實(shí)了HIFU治療胰腺癌的有效性，同時(shí)也提示高溫效應(yīng)和空化效應(yīng)[9]在胰腺癌治療中發(fā)揮了重要作用。有研究[10-14]表明，HIFU治療可以激活機(jī)體免疫反應(yīng)，我們觀察到， B組動(dòng)物胰腺組織UFDR不僅具有A組的病理變化特點(diǎn)，還發(fā)現(xiàn)壞死區(qū)與正常組織交界處有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，以淋巴、單核樣細(xì)胞為主，呈現(xiàn)較清晰的壞死區(qū)-炎癥帶-正常區(qū)演化，在交界區(qū)亦可見(jiàn)到條索狀纖維結(jié)締組織增生,這提示HIFU的免疫激活機(jī)制在胰腺癌治療中也發(fā)揮了重要作用。

肉眼觀察胰腺損傷區(qū)與超聲定位區(qū)吻合良好，實(shí)驗(yàn)證明超聲是一種有效安全的定位手段，在水囊的幫助下可以準(zhǔn)確對(duì)胰腺靶區(qū)進(jìn)行定位。治療過(guò)程中兩組動(dòng)物生命體征均保持穩(wěn)定，耐受性良好。HIFU治療后B組動(dòng)物恢復(fù)良好，觀察期間精神、食欲好，進(jìn)食正常，未出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥和治療相關(guān)的死亡。血尿淀粉酶仍然是熱療后臨床觀察的重要指標(biāo)，并對(duì)判斷是否出現(xiàn)并發(fā)癥有重要意義[14]，本研究血尿淀粉酶在治療后短期內(nèi)升高(1～2天)，但很快恢復(fù)正常(4～5天)，治療前后的血糖、肝腎功能等生化指標(biāo)無(wú)明顯變化。解剖A、B兩組動(dòng)物均未發(fā)現(xiàn)胰漏、腹腔膿腫、胰腺炎的證據(jù)，這說(shuō)明HIFU輻照胰腺組織是安全的。

本實(shí)驗(yàn)證明，在水囊的幫助下超聲可以對(duì)胰腺組織準(zhǔn)確定位，接受HIFU的輻照后胰腺組織會(huì)出現(xiàn)不可逆的凝固性壞死，熱效應(yīng)、空化效應(yīng)是其主要作用機(jī)制，亦能激活機(jī)體免疫功能。 HIFU治療胰腺疾病是安全和可行的，為HIFU臨床治療胰腺癌提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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