1、    高強(qiáng)度聚焦超聲治療兔腎VX2腫瘤 的實(shí)驗(yàn)研究        【摘要】目的探討高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）治療腎腫瘤的效果。方法采用兔腎VX233，而對照組的腫瘤平均體積為(1 751.1±353.7)mm3。輻照組有2只(33)發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)為9和3；對照組全部發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)為52±34。兩組差異有顯著性。結(jié)論HIFU對兔腎VX2腫瘤有很強(qiáng)的殺傷作用?！娟P(guān)鍵詞】腎腫瘤超聲學(xué)動物，實(shí)驗(yàn)An experimental study

2、 on high intensity focused ultrasound in the treatment of VX2 rabbit kidney tumorsTU Gang, QIAO Tianyu, HE Shiyuan, et al.Division of Urology, Second Affiliated Hospital,Chongqing University of Medical Sciences, Chongqing 400010【Abstract】ObjectiveTo investigate the effectiveness of high intensity fo

3、cused ultrasound(HIFU) in the treatment of kidney tumors.MethodsFourteen New Zealand rabbits bearing VX2 kidney tumors were irradiated with HIFU at an intensity of 1200W/cm2333.Lung metastasis took place in 2 rabbits of the treatment group,with 9 and 3 metastatic nodules respectively. Lung metastasi

4、s occured in all the control animals.The number of metastatic nodules was 52±34. The difference between these two groups was significant.ConclusionsHIFU should be effective in the treatment of kidney tumors.【Key words】Kidney neoplasmsUltrasonicsAnimal,laboratory高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ul

5、trasound, HIFU)具有定位破壞深部病灶而較少影響周圍正常組織的特點(diǎn)，為腫瘤的微創(chuàng)治療開辟了廣泛的應(yīng)用前景1。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用我校醫(yī)學(xué)超聲工程研究所研制的HIFU樣機(jī)對兔腎移植性VX2腫瘤動物模型進(jìn)行輻照，觀察HIFU 對腫瘤的破壞作用，旨在探討HIFU治療腎腫瘤的有效性和可行性。材料和方法一、兔腎腫瘤模型的制作VX2腫瘤細(xì)胞株由日本京都Funabashi公司饋贈。純種新西蘭兔，34月齡，體重23kg。將冰凍VX2腫瘤細(xì)胞懸液復(fù)蘇后接種于實(shí)驗(yàn)兔后腿外側(cè)肌肉內(nèi)，2周后可捫得一實(shí)質(zhì)性包塊。剝離瘤塊取邊緣生長旺盛的魚肉樣組織1mm3，用眼科鑷垂直刺入實(shí)驗(yàn)兔左腎皮質(zhì)內(nèi)，并將瘤塊包埋其中，10天后可

6、形成直徑5mm大小的腫瘤，即可進(jìn)行HIFU治療。二、HIFU樣機(jī)及輻照治療過程HIFU樣機(jī)最大輸出功率為3 000W，頻率為1.6MHz，焦點(diǎn)最大聲強(qiáng)為1 200W/cm2。本樣機(jī)為人體使用而設(shè)計，為避免實(shí)驗(yàn)動物及移植性腫瘤較小定位不夠準(zhǔn)確可能引起的誤差，我們采用直視下輻照法，即將實(shí)驗(yàn)兔麻醉后固定于支架上，游離左腎提出切口外，并調(diào)整支架使焦點(diǎn)定位于腎臟表面的腫瘤結(jié)節(jié)。焦點(diǎn)與探頭之間以真空脫氣水作聲耦合劑。采用連續(xù)超聲波輻照90秒，間隔3分鐘，治療2次。對照組進(jìn)行假照處理。三、實(shí)驗(yàn)分組及觀察內(nèi)容將荷瘤實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為治療組14只，對照組6只。腫瘤移植后第10天分別接受HIFU輻照或假照。觀察內(nèi)容包

7、括：(1)治療組中8只實(shí)驗(yàn)兔分別于HIFU輻照后即時，第1、3、5、7、10、14、21天處死，在光鏡和電鏡下觀察輻照后腫瘤組織的病理學(xué)改變；(2)對照組和治療組各6只于假照及治療后2周同時處死，測量腫瘤大小，按公式/6長×寬×高計算腫瘤體積，治療組腎組織還進(jìn)行全層切片觀察。取雙肺用壓片計數(shù)法2計算肺表面轉(zhuǎn)移灶結(jié)節(jié)數(shù)和兩組動物肺轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。結(jié)果一、輻照后腫瘤組織的病理改變HIFU輻照后靶區(qū)內(nèi)立即可見到灰白色魚肉樣腫瘤組織變?yōu)榘咨绦詨乃涝?，界限清楚?4小時后靶區(qū)周邊出現(xiàn)瘀血。第7天切面見腫瘤被一陳舊壞死灶包繞，呈灰黃色。23周后壞死灶呈深褐色，且在損害區(qū)域內(nèi)已不能識別

8、魚肉樣腫瘤組織及其邊界。HE染色，光鏡觀察HIFU輻照后即時僅見靶區(qū)內(nèi)腫瘤細(xì)胞間隙增寬，核固縮，深染，胞漿伊紅色，細(xì)胞結(jié)構(gòu)尚完整。24小時后靶區(qū)內(nèi)瘤組織大片壞死，腫瘤細(xì)胞核碎裂、溶解，胞漿變紅，部分被吸收，細(xì)胞結(jié)構(gòu)不清。瘤體周邊波及的腎組織可見腎小球、腎小管壞死及血管擴(kuò)張，同時可見靶區(qū)內(nèi)大量炎性細(xì)胞浸潤。第7天靶區(qū)周邊大量纖維組織和毛細(xì)血管增生。第14、21天壞死灶形成大量的纖維組織束。HIFU輻照后透射電鏡觀察腫瘤細(xì)胞可見到不可逆的損傷，核膜斷裂，失去連續(xù)性，染色質(zhì)呈團(tuán)塊樣改變，胞質(zhì)形成大量圓形、橢圓形或不規(guī)則形狀的空泡，并可見脂滴和髓樣結(jié)構(gòu)。部分細(xì)胞核完全破裂，僅見胞質(zhì)內(nèi)核基質(zhì)成分。二、H

9、IFU對移植瘤生長和肺轉(zhuǎn)移的影響33。對照組動物原發(fā)灶的平均體積則為(1 751.1±353.7)mm3。治療組6只動物有2只發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)為9個和3個，6只對照組則全部發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)為(52±34)個。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，P值均0.05，差異有顯著性。討論VX2腫瘤起源于Shope病毒誘導(dǎo)的兔乳頭狀瘤衍生的鱗癌，是一種可移植的腫瘤細(xì)胞株3。本實(shí)驗(yàn)采用包塊埋植法制作兔腎VX2腫瘤模型，方法簡單、成功率高、性質(zhì)穩(wěn)定。該模型無腫瘤自發(fā)消退現(xiàn)象，自然生存期為67周，死亡原因?yàn)閺V泛的肺及淋巴轉(zhuǎn)移。其組織類型雖為鱗癌，與臨床上最多見的腎癌類型不盡相同，但仍不失為研究腎腫瘤的

10、難得的大型實(shí)驗(yàn)動物模型。HIFU通過聚焦作用將高強(qiáng)度的超聲波匯集于機(jī)體深部某一靶區(qū)，在短時間內(nèi)使局部溫度迅速升高，蛋白質(zhì)凝固，組織發(fā)生不可逆的破壞，從而達(dá)到“深部切除”的目的。HIFU用于腫瘤治療的有效性和可行性研究已有不少報道1，但其作用機(jī)制目前尚不十分清楚。一般認(rèn)為HIFU 主要通過熱效應(yīng)和空化效應(yīng)造成靶組織的凝固性壞死。熱效應(yīng)因聲能在介質(zhì)中耗損和不同組織分界面上的反射而發(fā)生，焦域內(nèi)的溫度可達(dá)80以上?？栈?yīng)則是指組織間的微氣泡在超聲波的負(fù)壓相內(nèi)迅速增大，又在正壓相內(nèi)被急劇壓縮至崩潰，產(chǎn)生瞬間的高溫、高壓，發(fā)出強(qiáng)大的沖擊波。 在HIFU輻照后即時用光鏡觀察見腫瘤細(xì)胞輪廓尚完整，電鏡觀察則

11、見腫瘤細(xì)胞已出現(xiàn)核破裂、溶解、核膜斷裂等不可逆的超微結(jié)構(gòu)改變，胞質(zhì)內(nèi)大量的空泡形成更加重了細(xì)胞的損傷。有作者認(rèn)為這種空泡可能是線粒體空化的殘留體，但我們在電鏡下并未見到空泡邊緣有殘留的膜性結(jié)構(gòu)，故不能肯定這種空泡是空化作用引起還是高溫汽化所致，尚待繼續(xù)研究。此外，HIFU還可能通過滋養(yǎng)血管的破壞，自由基的產(chǎn)生和機(jī)體免疫功能的改變等途徑延遲殺傷腫瘤細(xì)胞。本實(shí)驗(yàn)采用1 200W/cm2聲強(qiáng)連續(xù)90秒輻照2次，治療組通過全層切片證實(shí)有4只動物原發(fā)腫瘤完全破壞，但有2只發(fā)現(xiàn)靶區(qū)旁有少許癌巢繼續(xù)生長，可能是因?yàn)橹委熤袆游锫樽磔^淺，疼痛致焦點(diǎn)略有移位，使少量腫瘤組織未被殺滅所致。HIFU治療時是否會增加腫

12、瘤轉(zhuǎn)移的危險是臨床關(guān)注的重點(diǎn)，F(xiàn)ry等4認(rèn)為超聲治療時，超聲束有可能將腫瘤細(xì)胞推進(jìn)受損的毛細(xì)血管而導(dǎo)致遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，他們觀察到在超聲治療后腫瘤轉(zhuǎn)移發(fā)生率有所增加。但Yang和Chapelon等5,6的研究結(jié)果卻顯示HIFU不會增加腫瘤轉(zhuǎn)移的危險。 本實(shí)驗(yàn)采用具有高轉(zhuǎn)移特性的VX2兔腎腫瘤模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示治療組肺轉(zhuǎn)移率，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量均低于對照組，差異有顯著性，提示HIFU治療并不增加轉(zhuǎn)移的危險性。有人認(rèn)為，HIFU在導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞變性和壞死后，分解產(chǎn)物被機(jī)體吸收，還可能作為一種抗原刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)， 產(chǎn)生抗腫瘤免疫力，從而殺滅循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞，甚至使轉(zhuǎn)移灶縮小或消失。有關(guān)HIFU對腎臟輻照安全性

13、的研究，Vallancien等7觀察了HIFU定點(diǎn)輻照64只豬腎臟，治療后未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重血尿、腎功能障礙、高血壓等并發(fā)癥。我們臨床初期的觀察，HIFU用于晚期腎癌病人的治療亦未發(fā)現(xiàn)上述并發(fā)癥及嚴(yán)重疼痛、發(fā)熱等全身不良反應(yīng)。提示HIFU 治療腎腫瘤是安全可行的。本課題受國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目資助作者單位：400041重慶醫(yī)科大學(xué)第二臨床學(xué)院泌尿外科(涂剛、喬天愚、何士元、楊光永)，骨科(陳文直)；重慶醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)超聲工程研究所(王智彪、白晉)參考文獻(xiàn)1Hill CR, ter Haar GR. Review article: High intensity focused ultrasound

14、potential for cancer treatment. Br J Radiol, 1995,681296-1303.2高進(jìn)主編. 癌的侵襲與轉(zhuǎn)移. 第1版. 北京：北京醫(yī)科大學(xué)、中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社，1995.61-62.3羅沈茹，王迎選，楊立，等. VX2兔肝癌模型的制作及應(yīng)用. 中華放射腫瘤雜志，1992,121.4Fry FJ,Johnson LH.Tumor irradiation with intense ultrasound.Ultrasound Med Biol, 1978,4337-341.5Yang R, Reilly CR, Rescorla FJ, et al. High intensity focused ultrasound in the treatment of experimental liver cancer. Arch Surg,1991,1261002-1010.6Chapelon JY, Margonari J, Vernier F, et al. In vivo effects of high-intensity ultrasound on pro