研究背景高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)是一种将超声波聚焦到病变组织内,使焦点处靶组织产生局部高温而发生凝固性坏死,但对周围组织无损伤,从而达到原位“切除”病变组织的目的,已用于多种实体肿瘤和非肿瘤疾病的治疗。但应用HIFU治疗肿瘤时发现,位于深部或体积大的肿瘤,HIFU治疗的时间明显延长,治疗效率不够理想。近年来,超声微泡造影剂被认为是一种提高HIFU疗效的增效剂,已有研究表明HIFU治疗效率与微泡造影剂的剂量成正比。然而,随着向体内引入微泡数量的增加,相应的各个组织中微泡的含量均升高了,在辐照过程中安全性又可能会受到影响。本课题选用新型超声微泡造影剂SonoVue(BR-1,Bracco,Milan,Italy.)联合HIFU对山羊肝脏组织进行辐照,在安全性与增效性之间寻找一个平衡点,以寻求一个既安全、又能最大程度增效的声功率与SonoVue剂量的组合,并进行不同线损伤方案下的增效研究,以期提供临床可参考的方案。目的1、不同声功率-SonoVue剂量下HIFU联合微泡增强山羊肝脏组织损伤的安全性研究。2、不同声功率-SonoVue剂量下HIFU联合微泡增强山羊肝脏组织损伤的增效性研究。3、在1、2的基础上寻求在安全条件下最大程度增效的声功率-SonoVue剂量组合,为进一步临床应用提供依据。4、探讨HIFU联合微泡损伤山羊肝脏组织的安全增效的线损伤方案,为临床应用提供参考。方法1、采用JC型聚焦超声肿瘤治疗系统,治疗头工作频率0.8 MHz,焦距150mm,直径150mm,声功率分别为150W、250W、350W ,45头南江黄羊为实验对象,对其肝脏组织进行辐照。辐照方式为定点损伤,辐照时间15s,实验组设置3种不同的SonoVue剂量,分别为0.01ml/kg, 0.03ml/kg, 0.05ml/kg,对照组给予等量的生理盐水。采用自身对照,每个层面均分为实验组和对照组,先辐照所有层面的对照组,再根据记录的坐标返回该层辐照实验组,实验组与对照组均于注射20s后开始辐照,每两个点之间至少相隔20分钟,以确保药物排出体外。观察辐照靶区二维超声回声变化、回声增强区域与焦点的位置关系。使用HIFU设备自带软件测量焦点中心与肝包膜的垂直距离。一周后解剖测量凝固性坏死中心与肝包膜的垂直距离与坏死区的长度,计算损伤偏移距离与不可接受的损伤偏移发生率。筛选损伤位置准确的声功率-SonoVue剂量辐照组合。结果应用SPSS和Microsoft Excel软件包作统计分析。2、南江黄羊45只,对其肝脏组织进行辐照。HIFU辐照参数同前,辐照方式为定点损伤,实验组SonoVue剂量分别为:0.01ml/kg,0.03ml/kg, 0.05ml/kg。采用自身对照,对照组给予等量的生理盐水。研究在不同声功率-SonoVue剂量条件下声通道的安全性,辐照时间均为15s,二维超声监控声通道皮肤灰度变化并测量相对灰度值,同时测量皮肤厚度。分别于辐照后即刻、一周观察并记录皮肤情况。一周后解剖,分别取损伤处皮肤、肋骨表面肌肉损伤行组织学检查。同时测量肋间隙距离,观察肝周脏器及肝包膜损伤情况,统计不安全皮肤灰度范围与计算不可接受的皮肤损伤发生率(即浅二度以上皮肤损伤),筛选皮肤及声通道均安全的声功率-SonoVue剂量组合。结果应用SPSS和Microsoft Excel软件包作统计分析。3、南江黄羊45只,辐照参数、辐照方式、SonoVue剂量均同前,于辐照后一周解剖测量HIFU辐照靶区凝固性坏死体积并计算EEF,取坏死灶标本行组织学检查。筛选基于安全条件下的HIFU联合微泡最大程度增强山羊肝脏损伤的声功率-SonoVue剂量组合。结果应用SPSS和Microsoft Excel软件包作统计分析。4、南江黄羊12只,根据线扫描方式随机分为4组。按不同的线损伤方案,分为直线扫描(辐照时间为30s),连续点打(打3s停3s,总辐照时间为30s),深面背景条件下直线扫描(于线深面1cm处点辐照5s后进行直线扫描,线扫描时间为30s),线旁背景条件下的直线扫描(线扫描起点处点辐照5s后进行直线扫描,线辐照时间为30s)。SonoVue剂量为0.03ml/kg,声功率为250W,线长为1cm,线扫描速度为3mm/s,辐照深度为30mm。探讨HIFU联合SonoVue损伤山羊肝脏组织的安全增效的线损伤方案。结果1、在相同的辐照条件下实验组相对于对照组更容易出现损伤的偏移,相同声功率下损伤偏移距离随着SonoVue剂量的增加而增大,且随声功率的增加损伤偏移受SonoVue剂量的影响更大。2、声功率为250W与350W条件下,0.05ml/kg剂量组出现不可接受的损伤偏移率明显大于对照组,差异具有统计学意义,其中分别有60%和80%的辐照点损伤中心位于预期损伤区域以外,即有相当大的靶区外损伤形成,表明在这样的声功率-SonoVue剂量条件下容易形成靶区外的损伤,增加产生副作用的风险,应在实时超声监控下适当缩短辐照时间(辐照时间小于15s)。3、相关分析提示HIFU辐照后靶区对应皮肤灰阶增强值与皮肤损伤程度之间的Spearman相关系数为0.964,t=50.88,P<0.001 ,有较好的相关性,且皮肤出现浅二度以上损伤的灰阶值在19-34范围内。4、350W-0.03ml/kg、350W-0.05 ml/kg条件下,实验组皮肤出现浅二度以上烫伤的比率(分别为66.7%与80%)明显大于对照组,其余各组与对照组无明显区别,且均小于20%。表明在这样的声功率-SonoVue剂量条件下难以保证皮肤的安全性。5、HIFU联合微泡增强山羊肝脏损伤时,不同声功率-SonoVue剂量下均未对声通道及肝周脏器产生负作用。6、除250W-0.05ml/kg,350W-0.03 ml/kg,350W-0.05ml/kg的声功率-SonoVue剂量组合外,其余各组均能保证辐照的安全性。7、通过以上安全性实验,剩余各组中除150W-0.01ml/kg外,实验组凝固性坏死体积均明显大于对照组(p<0.05),其中250W-0.03ml/kg组能效因子(EEF)最小,因此250W-0.03ml/kg为在保证安全条件下的最大增效的声功率-SonoVue剂量组合。8、组织病理学检查结果表明,实验组与对照组所致的损伤均是典型的不可逆的凝固性坏死,且实验组坏死与正常组织交界处可见空化泡。9、在最适组合250W-0.03ml/kg条件下,比较不同线损伤方案下的EEF,预先形成深面背景的辐照方式下线损伤的能效因子(EEF)最小,且同时能保证辐照的安全性,为最适合的线扫描方案。结论1、微泡造影剂可以有效增强HIFU损伤,但是也必须考虑损伤的位置准确性、声通道上皮肤及其它组织的安全性问题。2、辐照时间为15s时, 250W-0.03ml/kg为在安全条件下最大增效的组合。3、HIFU联合SonoVue对山羊肝脏损伤时辐照后靶区对应皮肤的回声改变可作为实时监控皮肤损伤情况的手段。4、微泡造影剂SonoVue联合HIFU损伤山羊肝脏组织所致的损伤是典型的不可逆的凝固性坏死。5、深面背景条件下直线扫描为安全、增效的最适合线扫描方案。