高強(qiáng)度聚焦超聲非熱效應(yīng)損傷兔肝VX2腫瘤機(jī)制及影像-病理對照研究.pdf

1、背景：高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)現(xiàn)已逐漸應(yīng)用于肝癌的綜合治療中并取得了一定的療效。其臨床治療腫瘤機(jī)理是利用熱效應(yīng)機(jī)制，在焦點(diǎn)區(qū)域形成瞬間局部高溫將腫瘤細(xì)胞消融。然而，目前HIFU熱效應(yīng)機(jī)制的臨床療效因受到某些影響因素的干擾而減低，可能降低到達(dá)靶區(qū)的能量或者增加輻照通道組織的能量沉積，從而會導(dǎo)致一系列并發(fā)癥，如皮膚燒傷、胃腸道穿孔、膽漏及熱消融不全導(dǎo)致殘瘤等。
　　

2、 如何解決這些問題有待于對HIFU治療機(jī)制的進(jìn)一步認(rèn)識和利用。HIFU除了熱效應(yīng)機(jī)制外，還有非熱效應(yīng)機(jī)制。在HIFU治療中熱效應(yīng)損傷機(jī)制的研究和應(yīng)用相對成熟，而非熱效應(yīng)損傷的研究和應(yīng)用較少。是否能夠利用HIFU的非熱效應(yīng)機(jī)制對活體實(shí)驗(yàn)性肝癌進(jìn)行有效的治療，尤其能否有效的破壞腫瘤滋養(yǎng)血管，并同HIFU的熱效應(yīng)療效進(jìn)行比較，是當(dāng)前亟待解決的問題。
　　 準(zhǔn)確的評估消融范圍及識別殘瘤對臨床有重要指導(dǎo)意義，造影劑增強(qiáng)螺旋CT(CECT

3、)是臨床認(rèn)可的消融術(shù)后檢測殘瘤的金標(biāo)準(zhǔn)，而超聲造影(CEUS)檢測腫瘤滋養(yǎng)血管具有實(shí)時動態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用于HIFU治療后的評估價值還有待于進(jìn)一步檢驗(yàn)。因此，本課題從影像及基礎(chǔ)兩方面探索HIFU非熱效應(yīng)機(jī)制對實(shí)驗(yàn)性動物肝癌損傷的評估和微觀形態(tài)學(xué)改變，為臨床HIFU應(yīng)用及療效評估提供新的思路和理論依據(jù)。
　　 目的：
　　 (1)探討兔肝VX2腫瘤實(shí)質(zhì)期的血供特點(diǎn)及增強(qiáng)螺旋CT和超聲造影時相劃分標(biāo)準(zhǔn)。
　　 (2)對

4、比研究高強(qiáng)度聚焦超聲熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)機(jī)制誘導(dǎo)兔肝VX2腫瘤的損傷效應(yīng)。
　　 (3)增強(qiáng)螺旋CT及超聲造影對高強(qiáng)度聚焦超聲損傷兔肝VX2腫瘤療效評估的價值。
　　 (4)研究高強(qiáng)度聚焦超聲熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)損傷后兔肝VX2腫瘤超微結(jié)構(gòu)、相關(guān)蛋白表達(dá)及細(xì)胞凋亡的系列變化，對其作用機(jī)制進(jìn)行初步的分析。
　　 資料與方法：
　　 (1)對33只兔肝VX2腫瘤實(shí)質(zhì)期模型行CECT和CEUS檢查，繪制時間密度/強(qiáng)度曲

5、線，根據(jù)曲線形態(tài)劃分時相，隨機(jī)處死6只動物，對腫瘤組織進(jìn)行CD34及VEGF染色觀察微血管形成情況。
　　 (2)將剩余25只兔肝VX2腫瘤模型隨機(jī)分為假照組(n=3)、熱效應(yīng)損傷組(n=11)和非熱效應(yīng)損傷組(n=11)，在熱電偶探針實(shí)時測溫下分別運(yùn)用HIFU假照、熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行治療，對比分析時間溫度曲線及其相關(guān)定量參數(shù)、損傷區(qū)域的組織病理學(xué)改變和量效關(guān)系。
　　 (3)將上一步驟實(shí)驗(yàn)動物在消融前后3小時內(nèi)完

6、成CEUS和CECT檢查，處死實(shí)驗(yàn)動物，對腫瘤的消融情況及有無殘瘤行影像學(xué)診斷并結(jié)合病理學(xué)結(jié)果對比分析。
　　 (4)將40只兔肝VX2腫瘤模型隨機(jī)分為熱效應(yīng)損傷組(n=20)和非熱效應(yīng)損傷組(n=20)，分別運(yùn)用HIFU熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)機(jī)制進(jìn)行治療后，每組按0d、3d、7d、14d分別隨機(jī)處死5只，取腫瘤靶區(qū)及其周圍組織進(jìn)行組織學(xué)檢查，分析消融區(qū)、交界區(qū)和周圍區(qū)超微結(jié)構(gòu)、相關(guān)蛋白表達(dá)及細(xì)胞凋亡情況。
　　 結(jié)果：

7、>　　 (1)CEUS和CECT對VX2腫瘤動脈期、門脈期、實(shí)質(zhì)期起始時間的劃定分別為第(6.82±1.36)s、(11.64±2.03)s、(20.24±4.17)s和第(9.43±2.23)s、(13.77±2.01)s、(22.71±4.58)s，CEUS較CECT各相起始時間均提早(P<0.01)，二者對兔肝VX2腫瘤增強(qiáng)顯像特征一致，均表現(xiàn)為“快進(jìn)快退”；病理組織學(xué)顯示腫瘤內(nèi)豐富的滋養(yǎng)微血管形成。
　　 (2)熱效應(yīng)

8、損傷組兔肝VX2腫瘤的時間溫度曲線呈“快速升高、緩慢下降”過程，非熱效應(yīng)損傷組呈“緩慢升高、緩慢下降”過程，假照組保持動物正常體溫；熱效應(yīng)損傷組和非熱效應(yīng)損傷組兔肝VX2腫瘤的損傷體積、并發(fā)癥發(fā)生率、殘瘤率和破壞最大血管管徑分別為1.10±0.22和1.21±0.24 cm3(P>0.05)、72.7％和63.6％(P>0.05)、72.7％和18.2％(P<0.05)和135.27±22.09和877.64±253.68μm(P<0.

9、001)；非熱效應(yīng)損傷組的輻照點(diǎn)數(shù)和輻照時間明顯低于熱效應(yīng)損傷組(P<0.001)，總治療時間明顯大于熱效應(yīng)損傷組(P<0.001)，而HIFU能量和損傷效率比較兩組之間無顯著性差異(P>0.05)。
　　 (3)HIFU消融后，假照組影像學(xué)無明顯變化；CEUS和CECT對完全消融者表現(xiàn)為腫瘤區(qū)域無造影劑進(jìn)入，呈“黑洞征”；對有殘瘤者，CECT表現(xiàn)為損傷區(qū)域內(nèi)動脈期局灶異常的高密度增強(qiáng)信號，門脈期密度低于周圍肝臟實(shí)質(zhì)；CEUS表

10、現(xiàn)為損傷區(qū)域內(nèi)動脈相異常的高回聲增強(qiáng)灶，門脈相和實(shí)質(zhì)相快速消退呈低回聲增強(qiáng)，其內(nèi)可見局部殘存腫瘤滋養(yǎng)血管顯像；CEUS和CECT檢測殘瘤的診斷準(zhǔn)確性分別為81.8％和90.9％，CECT高于CEUS(P>0.05)，CEUS與CECT聯(lián)合的敏感性、陰性預(yù)測值和診斷準(zhǔn)確性明顯高于單用CEUS法(P<0.05)。
　　 (4)HIFU輻照后各時間點(diǎn)非熱效應(yīng)損傷組的組織細(xì)胞破壞程度較熱效應(yīng)損傷組組嚴(yán)重；兩組交界區(qū)各種相關(guān)蛋白的表達(dá)情況

11、如下，HIFU治療后即刻至3天VEGF呈低表達(dá)，7天至14天逐漸升高，非熱效應(yīng)損傷組同熱效應(yīng)損傷組相比略低(P>0.05)；Caspase-3治療后即刻呈低表達(dá)，3天時達(dá)到高峰，7天至14天時逐漸下降，3天與7天時非熱效應(yīng)損傷組明顯高于熱效應(yīng)損傷組(P<0.05)；NFκ B的表達(dá)3天時開始增加，7天達(dá)峰、14天開始下降，各時間點(diǎn)非熱效應(yīng)損傷組與熱效應(yīng)損傷組相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；HSP70即刻至3天時表達(dá)達(dá)到高峰，7天至14

12、天時逐漸下降，即刻至3天熱效應(yīng)損傷組明顯高于非熱效應(yīng)損傷組(P<0.05)；HIFU治療后即刻交界區(qū)TUNEL檢測凋亡陽性細(xì)胞有基礎(chǔ)量的表達(dá)，3天時達(dá)到高峰，7天至14天時逐漸下降，3天與7天非熱效應(yīng)組高于熱效應(yīng)組，凋亡指數(shù)分別為28.60±1.14 vs.21.80±1.92(P<0.001)和21.00±1.58 vs.14.80±1.48(P<0.001)。
　　 結(jié)論：
　　 (1)CEUS可以對兔肝VX2腫瘤的

13、灌注情況進(jìn)行實(shí)時高分辨率顯像，CEUS和CECT時相標(biāo)準(zhǔn)可為相關(guān)的影像學(xué)評估研究提供基本的理論依據(jù)。
　　 (2)HIFU非熱效應(yīng)可以對腫瘤組織和管徑較大的腫瘤滋養(yǎng)血管進(jìn)行破壞，殘瘤率低，但尚存在一定的并發(fā)癥及總的治療時間長等問題，有待進(jìn)一步研究解決。
　　 (3)CEUS可以較為準(zhǔn)確的對兔肝VX2腫瘤HIFU消融后的療效進(jìn)行即時評估，但具有一定的漏診率，暫時尚不能完全取代CECT，二者聯(lián)合評價在一定程度上可提高診斷準(zhǔn)確