氬氦冷凍治療系統(tǒng)對(duì)犬腦冷凍范圍的超導(dǎo)刀直徑變量和時(shí)間相關(guān)性研究.pdf

1、腦膠質(zhì)瘤是臨床最常見的腦部腫瘤之一，其在腦瘤中所占比例極高(44.69)，約77％的惡性膠質(zhì)瘤患者在確診后1年內(nèi)死亡。對(duì)于腦膠質(zhì)瘤的治療，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為應(yīng)采用以手術(shù)、化療、放療及生物療法組成的綜合治療。雖然腦膠質(zhì)瘤的綜合治療已經(jīng)取得一定療效，但術(shù)后復(fù)發(fā)率病死率仍較高，預(yù)后差，仍是神經(jīng)外科異常棘手的難題。究其原因有：1.呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，常規(guī)手術(shù)中很難找到明顯邊界，術(shù)后復(fù)發(fā)率高；2大部分膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)放療、化療敏感性不高；3生物免疫治療特異性

2、差?？梢姡X膠質(zhì)瘤的治療方法需要繼續(xù)努力探索，開拓一條新的途徑。 冷凍療法是利用局部超低溫或低溫引起病變細(xì)胞的機(jī)械性破壞，或代謝性損傷而達(dá)到清除病變組織的一種治療方法。冷凍手術(shù)應(yīng)用在腦部的里程碑是1961年，Cooper和Lee首次把冷凍和立體定向技術(shù)用于丘腦切開以治療帕金森氏病。1962年用于基底節(jié)手術(shù)，以后又用于切除腦內(nèi)的良、惡性腫瘤。1982年Feasdale報(bào)告用立體定向的技術(shù)冷凍切除腦垂體瘤，控制和改善了肢端肥大癥。冷

3、凍療法曾經(jīng)給難治性腫瘤帶來(lái)了希望，但以往傳統(tǒng)的冷凍治療方法都是用液氮，由于其不能較好地控制降溫速度、難以保護(hù)正常組織和容易出現(xiàn)并發(fā)癥等因素限制了該療法的應(yīng)用。隨著冷凍技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，美國(guó)Endocare公司研制成功了一種新型超低溫介入冷熱消融氬氦微創(chuàng)靶向治療技術(shù)(EndocareCryocareTMSurgicalSystem)(簡(jiǎn)稱氬氦刀)，克服了以上的缺點(diǎn)，于`1998年通過(guò)美國(guó)FDA批準(zhǔn)，經(jīng)IEC、EMC和歐盟CE認(rèn)證，很快

4、便在全世界各地醫(yī)院使用。它的發(fā)明是冷凍治療技術(shù)發(fā)展的最新成就，不但繼承發(fā)展了超低溫治療學(xué)的基礎(chǔ)和臨床研究成果，而且推出了制冷的新概念和新技術(shù)。該系統(tǒng)的研制結(jié)合了航天、生物傳感、電子計(jì)算機(jī)、適型監(jiān)控和靶向治療等多項(xiàng)技術(shù)，將超低溫靶向冷凍和介入熱療有機(jī)地結(jié)合在一起。與傳統(tǒng)的液氮冷凍方法比較，氬氦冷凍具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：(1)對(duì)患者的損傷小，術(shù)中出血少；(2)良好的手術(shù)成功率和較低的并發(fā)癥發(fā)生率；(3)對(duì)正常器官組織細(xì)胞無(wú)毒性，患者恢復(fù)快；(4)手

5、術(shù)損害輕微，可重復(fù)及反復(fù)做；(5)效果顯著，操作容易，易于患者接受；(6)可單獨(dú)施行，也可與化療、放療或手術(shù)療法結(jié)合。該系統(tǒng)的出現(xiàn)，為超低溫治療技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了突破性進(jìn)展，成為腫瘤治療一種新而有效的方法。 氬氦冷凍通過(guò)高壓氬氣快速冷凍和高壓氦氣升溫融解的過(guò)程中，達(dá)到摧毀腫瘤細(xì)胞的目的。其作用機(jī)制有：(1)在-5℃左右，細(xì)胞外液首先被冷凍為冰晶，使細(xì)胞外液溶質(zhì)濃度升高，細(xì)胞內(nèi)水分析出而脫水，細(xì)胞內(nèi)的高濃度溶質(zhì)，導(dǎo)致電解質(zhì)濃縮，酸堿

6、度及酶系統(tǒng)活力的改變，而損傷其代謝系統(tǒng)；(2)當(dāng)溫度降至-15℃以下時(shí)，細(xì)胞內(nèi)冰晶形成，細(xì)胞內(nèi)外基質(zhì)融合成塊，破壞了細(xì)胞內(nèi)大分子和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這是冷凍產(chǎn)生的主要損傷機(jī)制；(3)在高壓氦氣的快速升溫中，在-20℃～-40℃時(shí)細(xì)胞內(nèi)的冰晶膨脹從而破壞細(xì)胞的膜性結(jié)構(gòu)，使其破裂，形成致死性的損傷；(4)冷凍后，毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷后微血栓形成所致微循環(huán)障礙，是導(dǎo)致冷凍后組織壞死的主要原因；(5)已有實(shí)驗(yàn)在肝癌證實(shí)，經(jīng)冷凍后殘存的壞死腫瘤細(xì)胞，可

7、形成特異性抗原，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生具有組織和器官特異性和種屬特異性的抗體，即超低溫誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫功能。 然而，在臨床治療中發(fā)現(xiàn)冰球邊緣部分治療效果不確定，容易出現(xiàn)殘留或復(fù)發(fā)，其中原因之一是治療過(guò)程中冰球邊緣沒(méi)有超過(guò)腫瘤靶區(qū)邊緣。目前對(duì)冷凍后冷凍區(qū)組織壞死范圍的判斷，主要依賴于影像學(xué)提供的信息。而醫(yī)生很難根據(jù)影像學(xué)提供的信息，來(lái)明確判斷冰球形成的范圍內(nèi)腫瘤細(xì)胞是否完全死亡，冰球邊緣部分是否還會(huì)有腫瘤殘留，即如何準(zhǔn)確

8、的斷定冷凍治療的范圍十分重要。對(duì)于腦部組織，由于其功能定位十分精細(xì)，稍有過(guò)多的損傷，就可能帶來(lái)不可逆的功能缺失，甚至導(dǎo)致死亡。腦組織在氬氦刀冷凍后，冷凍區(qū)和邊緣組織的超微病理組織變化進(jìn)行研究，以組織細(xì)胞壞死的范圍來(lái)確定冰球冷凍范圍具有十分重要的臨床意義。同時(shí)，影響冷凍范圍的因素很多，而其所引致的組織病理學(xué)改變也同樣不同。一個(gè)完整的氬氦冷凍手術(shù)過(guò)程，下列5個(gè)治療參數(shù)是必備的：冷凍溫度、冷凍率、冷凍時(shí)間、復(fù)溫速度和凍融循環(huán)次數(shù)。不同的冷凍時(shí)

9、間和溫度，不同的冷凍和復(fù)溫速率，不同的冷凍升溫循環(huán)次數(shù)，不同組織器官的組織病理學(xué)改變可有一定的差異。氬氦冷凍治療過(guò)程中，組織病理學(xué)變化與不同治療控制參數(shù)的關(guān)系及其規(guī)律性有待深入的實(shí)驗(yàn)研究。氬氦刀應(yīng)用于肝、肺和前列腺等器官均有相關(guān)的研究報(bào)道，而腦組織卻鮮有相應(yīng)的報(bào)道。在不同治療參數(shù)下，腦組織是否與肝及其它組織的組織病學(xué)變化比較有所不同呢，這正是我們此研究的目的所在。本研究以正常犬腦的為研究對(duì)象，用不同直徑的氬氦超導(dǎo)刀及不同的冷凍時(shí)間，通過(guò)

10、光鏡和電鏡下對(duì)組織病理學(xué)變化進(jìn)行觀察，明確細(xì)胞壞死區(qū)范圍的大小，為臨床上治療提供參考的治療參數(shù)。 目的：探討氬氦靶向治療系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱氬氦刀)在超導(dǎo)刀(即冷凍探針)直徑及時(shí)間變量下，犬腦冷凍壞死范圍及超微組織病理學(xué)變化。 方法：1.隨機(jī)分為超導(dǎo)刀直徑2mm組、3mm組。3％戊巴比妥納按1ml/kg經(jīng)腹腔注射麻醉動(dòng)物，剪去頭部毛發(fā)，取俯臥位，活性碘局部皮膚消毒，于腦部中線向右旁開1.5cm，人字縫前切開頭部皮膚，暴露顱骨，開圓

11、形骨窗，切開硬腦膜，以直徑2mm、3mm的冷凍探針垂直于腦右額葉表面插入約1.5cm，分別用高壓氬氣快速冷凍3min、5min，然后高壓氦氣復(fù)溫1min；重復(fù)一次。術(shù)后48h灌注取腦組織，在光鏡和電鏡下觀察超微組織病理學(xué)變化，測(cè)量冷凍壞死區(qū)范圍直徑。2.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)果中計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(-X±S)表示，采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同直徑氬氦超導(dǎo)刀不同時(shí)間冷凍壞死直徑的比較應(yīng)用兩因素析因設(shè)計(jì)資料的方差分析。檢

12、驗(yàn)方法的顯著性標(biāo)準(zhǔn)均為α=0.05。 結(jié)果：1.動(dòng)物未出現(xiàn)死亡。冷凍手術(shù)過(guò)程中，冰球在腦表面局部呈圓形，與周圍正常腦組織分界清楚。解剖時(shí)壞死區(qū)與周圍正常組織界限清楚。2.光鏡下觀察：冷凍中央?yún)^(qū)呈均勻性凝固性壞死。中央?yún)^(qū)向外為一個(gè)炎性反應(yīng)帶，主要為一些細(xì)胞碎片及大量的紅、白細(xì)胞浸潤(rùn)。緊挨著炎性反應(yīng)帶的外層為出血水腫帶，微血管內(nèi)大量的紅細(xì)胞、血小板集合和血栓形成，并可見灶性出血。冷凍區(qū)和正常區(qū)之間的分界帶，死亡的細(xì)胞與正常的細(xì)胞相鄰

13、，幾乎沒(méi)有中間過(guò)渡細(xì)胞形態(tài)的變化。3.電鏡下觀察：冷凍區(qū)中央?yún)^(qū)、邊緣區(qū)的神經(jīng)元細(xì)胞全部死亡，未發(fā)現(xiàn)存活的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，也未見微血管內(nèi)皮細(xì)胞。邊緣區(qū)可見一些典型的凋亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化：細(xì)胞核固縮，部分核破碎和融解，染色質(zhì)濃縮為粗顆粒狀，部分染色質(zhì)邊聚，核膜腫脹明顯，部分核膜破裂；細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，線粒體)腫脹，部分破碎崩解。邊緣區(qū)內(nèi)微血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，微血管內(nèi)血液停滯和血栓形成。4.統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果：48h后，不同直徑氬氦超導(dǎo)刀形成的冷凍壞死直徑

14、間有顯著性差異(F=27.568，p<0.05)，直徑3mm氬氦超導(dǎo)刀形成的冷凍壞死直徑大于2mm。不同冷凍時(shí)間所形成的冷凍壞死直徑間有顯著性差異(F=531.185，p<0.05)，冷凍時(shí)間5min所形成的冷凍壞死直徑大于3min。不同直徑氬氦超導(dǎo)刀與不同冷凍時(shí)間交互效應(yīng)明顯。 結(jié)論：采取2次凍融循環(huán)用氬氦冷凍治療系統(tǒng)對(duì)犬腦組織冷凍3mm、5min，足以導(dǎo)致冷凍區(qū)及邊緣區(qū)腦組織壞死，冷凍邊緣就是組織細(xì)胞死亡的邊緣。直徑2mm、