激光消融活體豬甲狀腺的實(shí)驗(yàn)研究

【作 者】陳松旺，沈蛇鳳，徐大華

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院）超聲科，南京市，210006

用3 W/1 800 J ND：YAG激光消融活體豬甲狀腺，超聲檢查及造影觀察消融的范圍，探討激光對(duì)活體豬甲狀腺的消融效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用3 W/1 800 J激光消融活體豬甲狀腺，消融效果明確，能形成較理想的消融灶。

激光；甲狀腺；消融

【 Writers 】CHEN Songwang, SHEN Shefeng, XU Dahua

Department of Ultrasound, Nanjing Hospital Af fi liated to Nanjing Medical University (Nanjing First Hospital), Nanjing, 210006

【 Abstract 】To explore the ablation effect of porcine thyroid in vivo ablated with 3 W/1800 J ND：YAG laser，ultrasound examination and contrast-ultrasound were done to observe scope of ablation lesion. The experimental results showed that the ablation effect of porcine thyroid in vivo ablated with 3 W/1 800 J ND：YAG laser is definite, and ideal ablation lesion can be formed.

0 引言

近年來,激光熱消融治療甲狀腺結(jié)節(jié)可見國外學(xué)者[1-6]及國內(nèi)學(xué)者報(bào)道[9]。治療病變包括良性甲狀腺結(jié)節(jié)[1-2]，高功能腺瘤[3]，甲狀腺乳頭狀癌[6]，但國內(nèi)外學(xué)者選用的激光功率及能量不同，分別為(1～7 ) W、(500～3 000) J不等。何種功率及能量能取得較好的消融效果，陳松旺等[10]通過離體豬甲狀腺實(shí)驗(yàn)，得到了3 W/1 800 J激光組合能取得較好的消融效果的結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證3 W/1 800 J激光在活體豬甲狀腺的消融效果。

1 1 064 nm激光消融系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 1 064 nm激光消融系統(tǒng)

激光儀由意大利百勝公司提供，型號(hào)為Echo Laser X4，功率（0～7）W，能量范圍(500～1 800) J連續(xù)可調(diào)，產(chǎn)生波長為1 064 nm的Nd:YAG的近紅外線激光。光纖為直徑300 μm的石英光學(xué)纖維。彩超儀為百勝公司MyLab9.0，超聲探頭頻率(6～18) MHz。

激光的光子被甲狀腺組織的生色基團(tuán)吸收后產(chǎn)生熱能，其產(chǎn)生的熱能與激光能量呈線性關(guān)系[7]。組織持續(xù)加熱到高于某一溫度一段時(shí)間后，蛋白質(zhì)發(fā)生凝固變性，溫度繼續(xù)升高組織發(fā)生氣化和炭化[9]。炭化可以顯著增加組織熱量吸收，從而減少組織穿透距離，并縮小壞死區(qū)域。過度高熱還可能引起光導(dǎo)纖維本身的損壞[7]。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料及步驟

活體豬6頭，重量(25.98±3.71) kg，實(shí)驗(yàn)豬由南京醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。

（1）隨機(jī)選擇活豬6頭，分別進(jìn)行編號(hào)，并稱重。

（2）實(shí)驗(yàn)前豬空腹12 h以上，實(shí)驗(yàn)前30 min，肌肉注射阿托品。氯胺酮與氯丙嗪1:1肌注麻醉，氯胺酮肌注5～6 mg/kg。

（3）麻醉成功后，將豬固定于操作臺(tái)上。激光消融前，超聲測量甲狀腺大小，計(jì)算其體積。

（4）超聲引導(dǎo)下21GPTC針穿刺沿豬甲狀腺長軸進(jìn)入甲狀腺實(shí)質(zhì)內(nèi)，確認(rèn)位置合適后，再通過PTC針置入激光光纖，將PTC針后退約10 mm，使激光光纖前端約10 mm直接接觸甲狀腺實(shí)質(zhì)。

（5）激光發(fā)生器的功率設(shè)定為3 W，時(shí)間為600 s，啟動(dòng)激光發(fā)生器，開始激光消融。隨著消融時(shí)間的增加，光纖周圍甲狀腺組織增強(qiáng)回聲范圍不斷擴(kuò)大，消融時(shí)間增加到一定程度，增強(qiáng)范圍擴(kuò)展緩慢，甚至無明顯擴(kuò)展。激光發(fā)生器的能量顯示器數(shù)字到達(dá)設(shè)定數(shù)字時(shí)，立即停止激光消融。

（6）消融結(jié)束后，退出激光光纖及PTC針。

（7）實(shí)驗(yàn)豬7 d后行超聲檢查及造影檢查。麻醉方法同上。超聲檢查消融灶的改變及大小。超聲造影劑SonoVue(意大利Bracco公司產(chǎn)品)系25 mg凍干粉劑，由六磷酸酯包裹的六氟化硫(SF6)微泡組成，微泡平均直徑2.5 μm。配置時(shí)加入5 mL注射用生理鹽水（0.9%NaCl）振搖后形成微泡混懸液，混勻后抽取2.4 mL，經(jīng)豬的耳靜脈注入。注入后，即刻觀察造影效果，甲狀腺未消融區(qū)域可見造影劑充填，而消融區(qū)域?yàn)樵煊皠┏溆睋p區(qū)。檢測充盈缺損區(qū)的大小，此范圍即為激光消融范圍，用以評(píng)判消融效果。

（8）造影后，處死豬，解剖甲狀腺，測量消融灶及其內(nèi)部炭化區(qū)的范圍，部分組織送病理及電鏡。

1.3 病理學(xué)檢查及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

肉眼觀察消融灶的組織改變，將解剖的消融灶組織置于10%福爾馬林溶液中固定，然后行病理切片、染色及顯微鏡下檢查。進(jìn)行電鏡檢查時(shí)，需用特殊的溶液固定后進(jìn)行電鏡觀察。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示，組間比較用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的方差分析，兩兩比較用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 1 064 nm激光消融系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 正常豬甲狀腺的超聲圖像

豬甲狀腺位于豬的頸前6～8個(gè)氣管環(huán)腹側(cè)?？v切時(shí)其左右側(cè)葉最大切面呈上下稍尖，中間厚實(shí)的長橢圓形，見圖1。橫切時(shí)，左右側(cè)葉呈類三角形。實(shí)質(zhì)回聲類似人甲狀腺回聲，呈細(xì)密均勻分布的點(diǎn)狀回聲。

圖1 縱切時(shí)活體豬甲狀腺圖像Fig.1 Image of porcine thyroid in vivo in longitudinal section

2.2 激光消融過程中的超聲圖像改變

激光消融開始后，激光光纖周圍甲狀腺組織回聲不規(guī)則增強(qiáng)，見圖2。隨著消融的繼續(xù)，回聲增強(qiáng)范圍快速擴(kuò)展，當(dāng)增強(qiáng)范圍擴(kuò)展到一定范圍時(shí)，可見其擴(kuò)展緩慢，甚至無明顯擴(kuò)展。

圖2 消融開始后光纖周圍甲狀腺組織回聲增強(qiáng)Fig.2 Hyperechogenicity in thyroid surrounding laser fi ber after ablation

2.3 消融灶的造影改變

造影劑注入豬的耳靜脈后，隨著時(shí)間增加，甲狀腺實(shí)質(zhì)內(nèi)微泡回聲進(jìn)一步增強(qiáng)，增強(qiáng)時(shí)間約在注入后(10～20) s，其后增強(qiáng)回聲不斷減弱，直至造影劑完全消失。激光消融區(qū)域甲狀腺組織由于組織壞死、炭化，其內(nèi)無血流供應(yīng)，造影過程中無造影劑充填，顯示為明顯的低回聲區(qū)。用二維超聲及造影超聲測量縱切及橫切造影劑充盈缺損區(qū)的大小，計(jì)算其體積，結(jié)果見表1。

2.4 消融灶的徑線、體積

激光消融7 d后，超聲觀測甲狀腺，可見消融灶為形態(tài)橢圓形的混合回聲區(qū)域，其中可見部分不規(guī)則的高回聲區(qū)及低回聲區(qū)，見圖3。造影結(jié)束后，處死豬，解剖出甲狀腺，測量甲狀腺消融壞死區(qū)域的大小及空腔的大小, 計(jì)算其體積，見表2。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：二維超聲、造影超聲及解剖后測量消融灶的各徑線大小及體積無明顯差異（P＞0.05）。即二維超聲及造影超聲測量的消融灶大小與解剖后測量的消融灶大小及體積相一致。

圖3 消融7 d后，消融灶的二維圖像Fig.3 Image of ablation after 7 days in two dimension

3 W/1800 J激光消融活體豬及離體豬甲狀腺時(shí)，消融灶、空腔的各徑線及體積測值及統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，活體豬甲狀腺消融灶、空腔的體積明顯小于離體豬甲狀腺。

表1 消融灶的長徑、寬徑、厚徑及體積Tab.1 Diameters in three direction and Volume of ablation

表2 消融灶及空腔的長徑、寬徑、厚徑及體積Tab.2 Diameters in three direction and volume of ablation lesion and cavity

表3 離體豬及活體豬消融灶及空腔的各徑線及體積均值Tab.3 Diameters in three direction and volume of ablation lesion and cavity in vitro and in vivo

2.5 消融區(qū)域組織的病理變化

（1）大體病理變化 活體豬甲狀腺激光消融后，其剖面中心可見一空腔，空腔周圍向外依次為炭化組織、壞死組織、移行區(qū)組織、正常組織。

（2）顯微鏡下病理變化 消融中心空腔內(nèi)壁的炭化組織，無細(xì)胞形態(tài)。其外層甲狀腺組織濾泡變性，部分濾泡腔內(nèi)形成空泡。再外層甲狀腺組織濾泡上皮未見明顯異常。甲狀腺小葉間動(dòng)脈內(nèi)膜增厚，動(dòng)脈壁外膜變性，血管外組織呈灼傷后改變。

（3）電鏡下病理變化 激光消融區(qū)域電鏡檢查：①壞死區(qū) 濾泡上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)損毀，細(xì)胞器崩解，細(xì)胞核核膜破壞，染色質(zhì)出現(xiàn)邊集；②移行區(qū) 濾泡上皮細(xì)胞細(xì)胞膜顯示尚清，細(xì)胞器腫脹，細(xì)胞核核膜部分中斷，染色質(zhì)出現(xiàn)邊集；③遠(yuǎn)端區(qū) 濾泡上皮細(xì)胞細(xì)胞膜完整，細(xì)胞器顯示清晰，細(xì)胞核核膜完整，核內(nèi)染色質(zhì)分布均勻。

3 討論

3.1 3 W/1 800 J激光消融活體豬及離體豬甲狀腺的病理改變及消融灶大小的比較

激光消融的功率與消融時(shí)間的乘積為消融的能量。離體豬實(shí)驗(yàn)表明[10]，激光功率為3 W，消融時(shí)間為600 s，即激光消融能量為1 800 J時(shí)，達(dá)到較好消融效果。將離體實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)應(yīng)用于活體豬甲狀腺消融，得到了較好的消融效果。

3 W/1 800 J激光消融活體豬甲狀腺的大體病理、顯微鏡下及電鏡病理改變同離體豬甲狀腺消融時(shí)的改變大體一致。

3 W/1 800 J消融時(shí)，活體豬甲狀腺消融灶及空腔的大小明顯小于離體豬甲狀腺的大小。由于甲狀腺的血供豐富，活體豬甲狀腺消融時(shí)，不斷循環(huán)的血流將局部消融時(shí)產(chǎn)生的熱量部分帶走，減少了激光熱的效應(yīng)，使得消融灶及空腔的大小減少。

3.2 超聲造影及二維超聲對(duì)消融灶的評(píng)估價(jià)值

超聲造影是將微泡造影劑SonoVue經(jīng)外周靜脈注射后通過肺循環(huán)到達(dá)靶器官或靶組織，通過增加血流與周圍組織間回聲的差異，大大提高了對(duì)微細(xì)血管探測的敏感性和超聲診斷的準(zhǔn)確性。

活體豬甲狀腺消融后1周的造影結(jié)果顯示：激光消融區(qū)域甲狀腺組織由于組織壞死，炭化及中央?yún)^(qū)空洞形成，其內(nèi)無血流供應(yīng)，造影過程中無造影劑充填，顯示為明顯的低回聲區(qū)。

消融1周后，超聲檢查甲狀腺，可見消融區(qū)域甲狀腺回聲明顯不同于非消融區(qū)域甲狀腺回聲，據(jù)此可進(jìn)行消融灶大小的測量及消融效果的評(píng)估。

活體豬的消融灶二維超聲、造影超聲及解剖后的測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)學(xué)顯示，三種方法測量消融灶大小的結(jié)果非常一致。因此，可用二維超聲及造影超聲評(píng)估消融效果。

3.3 影響甲狀腺激光消融灶大小的因素

激光消融離體豬甲狀腺，消融灶的大小與激光功率及能量有關(guān)。激光消融活體豬甲狀腺，消融灶的大小還與活體豬甲狀腺的血供有關(guān)。Pacella CM等[3]的臨床應(yīng)用結(jié)果顯示結(jié)節(jié)體積縮小1 mL，冷結(jié)節(jié)需要(843～2 130) J的能量，高功能腺瘤需要(643～5 333) J的能量，其原因?yàn)楦吖δ芟倭鲅┴S富，隨著血液的循環(huán)，將加熱組織的熱量帶走，故需更高的能量。

3.4 激光消融的效果及安全性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在超聲的準(zhǔn)確引導(dǎo)下，3 W/1 800 J激光消融活體豬甲狀腺,能形成較理想的消融灶，并可避免周圍組織的損傷，是一種安全性高的消融方法。

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Comparison of Ablation Lesions of Porcine Thyroid in Vivo Ablated with Laser

laser, thyroid, ablation

R318.51

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2017.02.021

1671-7104(2017)02-0153-04

2016-08-29

陳松旺，E-mail: chensongwang@126.com