脈沖與連續(xù)高強度聚焦超聲表面消融模式的對比研究.pdf

1、背景：
　　表面消融模式是近年來基于惡性腫瘤的生長特點而提出的新的治療方法，該法與傳統(tǒng)HIFU消融模式不同，僅在靶區(qū)邊緣局部進行消融，其基本設想是利用HIFU在腫瘤周邊形成封閉的“殼樣”壞死，以限制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，同時阻斷腫瘤血供，使其內(nèi)部未輻照區(qū)發(fā)生繼發(fā)性的缺血缺氧壞死。目前，表面消融模式的可行性已在離體實驗中得到初步證實，其消融效率較傳統(tǒng)模式更高。
　　HIFU治療存在連續(xù)和脈沖兩種輻照方式，目前臨床常規(guī)運用的為連續(xù)H

2、IFU（Continuous High Intensity Focused Ultrasound, CHIFU）輻照，其療效肯定，但消融大體積腫瘤時，長時間、大劑量輻照易導致并發(fā)癥的出現(xiàn)。既往關于表面消融模式的研究，采用的均為CHIFU進行輻照，尚無脈沖 HIFU（Pulsed High Intensity Focused Ultrasound, PHIFU）用于表面消融模式的相關報道。而目前關于PHIFU的基礎研究較少，其療效受多個治

3、療參數(shù)影響，但已有研究顯示，在活體動物實驗中，PHIFU與 CHIFU消融相同體積腫瘤時，在達到相同消融效果的前提下，并發(fā)癥更少。表面消融模式下，PHIFU與CHIFU消融效果如何，何種輻照方式更有利于達到預期消融效果，關系到表面消融模式應用時輻照方式的選擇。
　　同時，超聲影像技術作為HIFU常用的監(jiān)控手段之一，在保證治療安全性和有效性方面至關重要。超聲能否準確、有效的評價HIFU表面消融的實際消融效果，關系到這種新的治療模式的

4、推廣和應用。
　　目的：
　　本研究對 PHIFU與 CHIFU表面消融離體牛肝的消融效果、消融效率及超聲監(jiān)控方面進行比較，以探討 PHIFU與 CHIFU表面消融模式各自的優(yōu)勢與不足。
　　方法：
　　取新鮮離體牛肝（屠宰后5h以內(nèi)），選擇血管較少、肝葉較厚（至少50mm）的區(qū)域切成適宜大小的組織塊，脫氣、復溫（室溫26℃）后備用。將組織塊（n=40）按照輻照方式的不同隨機分為A組（n=30）和B組(n=10)

5、，A組采用PHIFU輻照，B組采用CHIFU輻照。A組再根據(jù)占空比（Duty Cycle, DC）不同，隨機均分為三個亞組：A1組（DC=10%，n=10）、A2組（DC=30%，n=10）、A3組（DC=50%, n=10）。A組和B組所有牛肝的預設消融范圍相同，均為30mm×30mm×15mm大小的立方體區(qū)域，立方體區(qū)域頂面位于35mm深度水平，其底面位于20mm深度水平。輻照前將熱電偶探針針尖置于靶區(qū)內(nèi)部幾何中心位置。表面消融過程

6、中：超聲監(jiān)控下，A組和B組，均采用直線、線掃的方式，由深至淺對靶區(qū)邊緣進行輻照(即表面消融)，輻照全過程連續(xù)記錄靶區(qū)中心溫度，每個治療單元（長度30mm的掃描線）輻照后即刻采集超聲聲像圖。表面消融結(jié)束后：A組和 B組，均以3mm的層間距，從靶區(qū)周邊開始，逐層進行聲像圖采集，并測算每個層面聲像圖面積。切開牛肝，肉眼觀察靶組織輻照區(qū)、內(nèi)外未輻照區(qū)的損傷情況。將靶組織的各切面進行TTC染色，測算靶區(qū)切面的實際損傷面積，并與對應位置的聲像圖面積

7、進行比較，同時，測算靶區(qū)總壞死體積及能效因子（Energy Efficiency Factor, EEF）。每塊牛肝取靶區(qū)消融邊緣及內(nèi)部未消融區(qū)組織進行HE染色，光鏡觀察組織損傷情況。
　　結(jié)果：
　　1.消融效果：1）共同點：A組與B組靶組織周邊輻照區(qū)均形成完整封閉的壞死帶。A組3個亞組中，A2組和A3組壞死帶的類型與B組相同，呈凝固性壞死，且A2組、A3組與B組內(nèi)部未輻照區(qū)均見組織細胞損傷；2）差異：A組三個亞組輻照區(qū)邊

8、緣與B組相比，更規(guī)則、清晰。A組和B組周邊輻照區(qū)的損傷性狀不完全相同，A1組呈液性壞死，A2組、A3組及B組輻照區(qū)組織呈凝固性壞死。此外，A1組內(nèi)部未輻照區(qū)與其余組不同，未見明顯組織損傷。
　　2.消融效率：A組3個亞組EEF分別與B組比較，均小于B組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），即PHIFU組比CHIFU組消融效率更高。A1組、A2組及A3組的EEF分別為（0.81±0.05）J/mm3、（1.34±0.02） J/mm3

9、、（1.36±0.05）J/mm3,即PHIFU組EEF隨占空比增大而增大。
　　3.溫度：1）共同點：整個表面消融過程，A組和B組內(nèi)部未輻照區(qū)中央的溫度-時間曲線形態(tài)一致。消融靶區(qū)頂面（深度35mm）及底面（深度20mm）的整個時段內(nèi)，靶區(qū)中心溫度出現(xiàn)明顯上升過程，除此之外的其他時段，各組中心溫度未見明顯變化；2）差異：A組3個亞組的靶區(qū)中心最高溫度分別與B組比較，均小于B組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。A組三個亞組靶區(qū)中

10、心最高溫度隨占空比增大而增大。A1組與其余組比較，靶區(qū)中心最高溫度低于60℃，而A2組、A3組和B組靶區(qū)中心最高溫度均在60℃以上。
　　4.消融中聲像圖：1）共同點：A組與B組比較，掃描線輻照后即刻聲像圖均見組織回聲改變，回聲變化區(qū)域組織壞死；2）差異：A1組、A2組及A3組輻照后即刻組織回聲強度、形態(tài)、分布范圍與B組有明顯差異。A1組輻照后掃描線處組織回聲下降，聲像圖上表現(xiàn)為邊緣清晰的條帶狀低回聲，大體切面上見對應位置呈邊緣光

11、滑的液性壞死帶（或低回聲條帶區(qū)遠離換能器一側(cè)出現(xiàn)細線狀強回聲，強回聲對應位置為液性壞死帶邊緣，呈鋸齒狀）。A2組、A3組輻照后掃描線處呈條帶狀強回聲，其邊緣靠近換能器一側(cè)較遠離換能器側(cè)清晰，大體圖像表現(xiàn)為邊緣稍模糊的凝固性壞死帶。B組輻照后掃描線區(qū)域呈條帶狀或不規(guī)則片狀強回聲，大體圖像上見邊緣模糊的凝固性壞死。A組3個亞組掃描線輻照后即刻回聲變化的區(qū)域均在預設掃描范圍以內(nèi)，而 B組掃描線回聲變化的區(qū)域超出預設掃描范圍，超出部分在大體標本

12、上表現(xiàn)為肉眼可見的熱損傷。
　　5.消融后聲像圖：1）共同點：A組與B組靶區(qū)聲像圖與大體切面圖像形態(tài)一致，聲像圖上可見各組靶區(qū)周邊的回聲變化區(qū)域連續(xù)、完整。2）差異：A組三個亞組與B組比較，靶組織周邊輻照區(qū)、內(nèi)部未輻照區(qū)組織回聲強度不完全相同，A1組周邊輻照區(qū)呈低回聲，內(nèi)部未輻照區(qū)與靶區(qū)外部組織回聲相近，A2組、A3組與B組周邊輻照區(qū)呈中高回聲，內(nèi)部未輻照區(qū)回聲稍高于靶區(qū)外正常組織回聲。A組3個亞組各自的靶區(qū)聲像圖與大體圖像面積比

13、較，差異無顯著統(tǒng)計學意義（P＞0.05），而B組靶區(qū)大體圖像面積大于聲像圖面積，差異有顯著統(tǒng)計學意義（P＜0.05），即PHIFU表面消融模式下，靶區(qū)聲像圖面積與實際損傷面積更接近。
　　結(jié)論：
　　1.表面消融模式下，采用 PHIFU與 CHIFU輻照均能使靶區(qū)周邊形成完整封閉的壞死帶，但PHIFU表面消融模式的消融效率更高；
　　2.采用較高占空比PHIFU及CHIFU表面消融離體牛肝，均可使靶區(qū)內(nèi)部未輻照組織壞死