血管毁损术的肿瘤诊断与治疗作用研究

论文摘要

背景恶性肿瘤严重威胁人类生命和健康，其鉴别诊断及治疗一直是医学界的难点和热点。实体肿瘤的发生、生长、侵袭及转移均依赖肿瘤血管生成。由于高表达的血管生长因子刺激，肿瘤新生血管具有结构原始，发育不良，管壁构筑不成熟、基底膜不完整、通透性高、缺乏平滑肌层，弹性差与周细胞连接疏松等结构特点，而良性占位病变（如：肝血管瘤、局灶性结节增生FNH等）和正常组织的血管无此表现。以上恶性肿瘤新生血管的构筑特点用于影像诊断和物理治疗的研究鲜见报道。超声空化效应（Acoustic cavitation）是热效应之外另一种超声的主要物理效应，主要表现为机械性剪切撕裂、冲击波和微射流等。由于既往认为，超声空化随机性强，不易控制，不适合用于超声治疗。但是，超声造影剂微泡作为外源性空化核进入生物体后，使超声空化的声环境发生了显著变化，理论上，按照常规造影剂量（108个微泡/kg），其空化峰值负压阈值可下降50%。因微泡直径在2-4微米，仅限于血管腔内流动，不能渗透入组织间隙，故超声空化损伤主要集中在血管壁。本课题组前期研究发现，微泡增强的超声空化可以造成正常肠系膜小血管管壁空化机械损伤，病理观察可见出血、血肿和血栓形成，我们称之为血管毁损术。肿瘤新生血管的―先天发育不全‖可能使其在超声空化中，比正常血管更敏感、更容易受到物理攻击。这为本课题―血管毁损术的肿瘤诊断与治疗作用研究‖提供了理论上的可行性。目的本研究在前期微泡增强的超声空化损伤兔VX2肿瘤微血管的基础上，以大鼠Walker-256皮下移植瘤作为研究对象，分别采用低声强治疗超声及ARFI模式下高机械指数诊断超声联合微泡作用于肿瘤微血管，目的是探讨微泡增强的超声空化特异性降低肿瘤微循环的机制，从而探索一种新的物理治疗肿瘤的方法和识别恶性肿瘤的诊断方法。材料和方法1.主要实验材料实验仪器：①新型超声治疗仪本科室自行研制，中国绵阳索尼克电子有限责任公司制造的新型脉冲式超声空化治疗仪CZ-960。其治疗头直径2.5cm，非聚焦式，发射频率831KHz，工作占空比0.5%，平均声强（ISPTA）0.89W/cm2。②美国GE公司Logiq9型彩色多普勒超声诊断仪，9L高频线阵探头，频率5～9MHz，配有编码谐波超声造影模式和TIC时间-强度分析软件。③超声诊断仪：德国西门子公司S2000彩色多普勒超声诊断仪，4C1，9L4线阵探头，频率分别为1～4.5MHz和4～9MHz，具有ARFI弹性成像功能，该模式下驱动频率为2.67MHz。配有实时超声造影CPS技术和造影定量分析软件ACQ。微泡造影剂：新桥医院超声科实验室自主研制的―脂氟显‖脂质微泡，核心气体为全氟丙烷，外观呈乳白色凝乳状，平均粒径2μm，其中98﹪＜8μm，浓度约为4-9×109/ml。实验动物：健康SD大鼠66只，雄性，体质量180-200g，由第三军医大学附属新桥医院实验动物中心提供。Walker-256瘤株由中科院肿瘤研究所提供。2.实验程序（1）大鼠Walker-256肿瘤治疗实验：24只皮下荷Walker-256肿瘤的大鼠随机分为超声微泡组，假照组和单纯超声组进行实验研究。超声微泡组采用新型超声空化治疗仪直接辐照肿瘤3min，同时经尾静脉注射脂质微泡0.04ml（稀释至1ml）；假照组仅推注等量微泡而超声探头不发射能量。单纯超声组行超声辐照的同时，以1ml生理盐水替代微泡。各组辐照前、辐照后即刻对肿瘤进行超声造影检查，分析辐照治疗前后造影峰值平均灰阶值的变化。实验结束后，各组随机选取3只实验大鼠，获取肿瘤标本，行病理检查。（2）大鼠Walker-256肿瘤诊断试验：29只皮下荷Walker-256肿瘤的大鼠随机分为超声微泡肿瘤组，单纯超声组和假照组进行实验研究，另外选取7只正常SD大鼠作为超声微泡肌肉组。超声微泡组采用ARFI模式下诊断超声连续激励20次辐照肿瘤，同时经尾静脉推注微泡0.04ml（稀释至0.1ml）；肌肉组超声辐照方式及微泡剂量同超声微泡组；单纯超声组行超声辐照的同时，以等量生理盐水代替微泡；假照组则采用假照的方式，仅推注等量微泡溶液但不发射超声能量。所有动物辐照前、辐照后0min、10min、20min均行超声造影检查，分析辐照前后各时间点造影灌注峰值强度的变化，并采取双盲法对血流灌注进行视觉评分实验结束后，各组于辐照后即刻随机选取3只实验大鼠，获取标本，行病理检查及电镜检查。3.数据分析（1）大鼠Walker-256肿瘤治疗实验：各组肿瘤治疗前、后造影峰值平均灰阶值（Grayscale value, GSV）以x s表示；各组组内治疗前后GSV比较采用配对样本t检验，各组治疗前GSV比较采用单因素方差分析。采用SPSS13.0统计学软件包，以P＜0.05为差异有统计学意义。（2）大鼠Walker-256肿瘤诊断试验：采用SPSS13.0统计学软件包。各组肿瘤辐照前、后造影峰值强度PI（Peak intensity, PI）以表示；各组组内辐照前后PI比较采用单因素方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。各组的视觉评分的不同时间点的总体比较采用Kruskal-Wallis H检验，两两之间的比较选用Mann-Whitney U Test检验进行，以P＜0.05为差异具有统计学意义。结果（1）大鼠Walker-256肿瘤治疗实验：造影平均灰阶值分析：治疗后0min，超声微泡组肿瘤血流灌注显著降低，大片呈完全充盈缺损，造影平均灰阶值由治疗前的120.8±12.4降到80.85±8.9（P＜0.01）；而假照组和单纯超声组治疗前后造影平均灰阶值无显著差别，视觉观察辐照前后血流灌注无明显变化（均P＞0.05）。（2）大鼠Walker-256肿瘤诊断试验：峰值强度分析:辐照后即刻超声造影检查显示超声微泡肿瘤组辐照区几乎无造影剂充填，呈负性显影，肿瘤区平均造影峰值强度（PI）由25.17%减低到12.01%（P＜0.01），超声微泡肌肉组、单纯超声组及假照组辐照后即刻仍可见造影剂快速充填，灌注良好，无显著差异（P＞0.05）；10min后，超声微泡肿瘤组造影可见血流逐渐恢复，但造影峰值强度仍降低，20min后，超声微泡组肿瘤血流基本完全恢复，呈高灌注相（P＞0.05）。视觉评分分析: Kruskal-Wallis H检验显示，超声微泡肿瘤组、超声微泡肌肉组、单纯超声组及假照组的P值分别为0.000、0.190、0.108、0.781，即只有超声微泡肿瘤组各时间点视觉评分差异具有统计学意义（P＜0.01），超声微泡肌肉组、单纯超声组及假照组各时间点视觉评分差异均不具有统计学意义（P＞0.05）。经两两比较的Mann-Whitney U Test检验，超声微泡组辐照后0min的视觉评分总体均值显著高于10min、20min视觉评分总体均值，差异具有统计学意义（P＜0.05）；10min、20min评分差异无统计学意义（P＞0.05）。结论1.新型超声空化治疗技术可有效地阻断肿瘤微循环，其机制可能为肿瘤微血管扩张、管壁结构崩解，弥漫性充血、出血和组织水肿，局部血肿血栓形成，这有望成为一种新的无创治疗肿瘤的方法。2. ARFI模式下高机械指数诊断超声（MI>1.3）联合微泡可特异性暂时降低肿瘤微循环灌注，而对正常组织血管无明显作用，因此可用于恶性肿瘤的识别，且有望成为一种新的鉴别肿瘤良恶性的诊断方法。

论文目录

• 英文缩写词一览表
• Abstract
• 中文摘要
• 前言
• 参考文献
• 第一部分 血管毁损术的肿瘤治疗机制研究
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 参考文献
• 第二部分 ARFI 激励的血管毁损用于恶性肿瘤识别的研究
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 参考文献
• 全文总结
• 本研究的局限性
• 今后的研究方向
• 致谢
• 附图
• 文献综述 肿瘤血管生成拟态的研究进展
• 参考文献
• 研究生期间撰写与发表文章