磁共振导航高强度聚焦超声热消融羊肌肉组织的可行性研究

论文摘要

研究背景在当今医学领域中,微创甚至无创的治疗方式是人们追求的理想目标。近年来,种类繁多的微创治疗方法不断问世,包括激光疗法、射频消融、冷冻疗法、组织内放射疗法以及高强度聚焦超声疗法（High intensity focused ultrasound,HIFU）等。其中,HIFU可利用超声波的可视性、组织穿透性和聚焦性,通过其热效应、空化效应和机械效应等,从体外定位,靶向破坏病变组织,导致焦域区组织发生凝固性坏死,而对邻近的正常组织及超声波通过的组织影响较小,甚至无任何影响。作为一种具有广阔应用前景的治疗方法,在其治疗过程中,影像监控是必不可少的环节,精确定位,精确治疗是HIFU技术安全性的基本保障,故采用一种安全有效的HIFU术中监控和实时疗效评价系统具有非常重要的意义。目前HIFU肿瘤治疗系统普遍采用的监控方式是二维实时超声成像系统,其具有可连续性成像、实时监控、操作简便、成本经济、无辐射损伤等优点,但其分辨率低、图像质量较差、对骨组织和空腔含气脏器尚不能有效成像、对肿物图像尤其是深部肿物图像存在失真现象及不能无创测温等缺陷在一定程度上阻碍了HIFU技术的推广应用。磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI）是一飞速发展的高新技术,其具有高组织分辨力、空间分辨力和无硬性伪迹、无放射损伤等优点,现已广泛应用于临床疾病的诊断和疗效随访中。同时,MRI具有多种温敏参数,可实时无创监控活体组织内的温度变化情况,那么MRI是否可以作为一新的监控方式应用到HIFU的治疗过程中呢?随着MRI引导聚焦超声外科概念的提出和磁共振成像与聚焦超声治疗系统整合仪器的出现,国外有学者对MRI实时监控HIFU治疗进行了一些研究,发现在HIFU热消融组织的过程中,MRI可被用于HIFU术前定位,术中HIFU焦域的引导,组织温度变化的跟踪测定,靶区组织凝固性坏死的评价以及术后疗效随访等方面,但是这些研究大多是小样本的临床试验研究。目前该研究领域中,关于MRI导航HIFU治疗系统的活体动物实验方面的基础研究报导甚少,致使该系统的临床应用缺乏有力的支撑,因此本研究采用MRI导航HIFU治疗系统进行一系列的活体动物实验,观察MRI实时监控HIFU辐照过程中靶区的温度变化,探讨温度图与实际损伤的关系,验证MRI实时监控HIFU治疗的可行性,旨在为HIFU治疗提供一种安全、有效的监控手段,为其应用于临床提供一定的理论依据及参考。目的研究MRI温度图中温度明显升高区域与组织损伤区域之间的关系,探讨MRI实时监控HIFU治疗系统热消融羊肌肉组织的可行性。材料与方法1 MRI实时监控HIFU热消融羊肌肉组织致完全性凝固性坏死温度阈值的实验研究以正常活体南疆黄羊作为实验对象,辐照参数为声功率200W,辐照时间10s,选择大腿肌组织为靶区行定点辐照,观察靶区表面皮肤损伤情况, HIFU辐照过程中观察MRI温度图变化,测定Temperature-Map（T-Map）不同颜色（蓝色45℃～50℃,绿色50℃～55℃,黄色55℃～60℃,红色60℃～110℃）对应的范围,分别与实际组织损伤作比较,结果应用SPSS13.0统计软件包和Microsoft Excel软件进行分析,探索能指导产生治疗区域完全性凝固性坏死,且实际坏死与温度图中区域范围一致的温度阈值。2 MRI在HIFU热消融羊肌肉组织过程中实时监控效果评价的实验研究以连续点打的方式在南疆黄羊大腿正常肌组织内进行体扫描,计划损伤体积2×2×2cm3。辐照过程中以MRI T-Map监控,并根据温度图的表现及时调整治疗方案,将计划损伤面积与实际损伤面积比较,并测定温度图中达温度阈值区域的面积,分别与计划损伤面积和实际损伤面积比较,同时将计划损伤体积与实际损伤体积比较,结果应用SPSS13.0统计软件包和Microsoft Excel软件进行分析。结果1. HIFU点辐照活体南疆黄羊大腿正常肌组织80个损伤点,皮肤表面均可见点状充血水肿,解剖肌组织均形成白色椭圆形损伤灶;辐照活体南疆黄羊大腿正常肌组织形成20个损伤体,均可见肌组织呈现一定范围的灰白色损伤灶。2.辐照活体南疆黄羊大腿正常肌组织,T-Map中靶区出现蓝→绿→黄→红色的规律变化,即靶区温度从辐照开始迅速升高,至辐照结束即刻达最高,随后以相反的规律（红→黄→绿→蓝色）逐渐下降,在3min之内基本降至基础温度（38℃）。同时测量辐照结束后即刻温度图中红、黄、绿色面积。将上述数据分别与实际损伤面积比较,得出辐照结束即刻红色范围与实际损伤大小差异无显著性（P>0.05）,其他差异均有显著性（P<0.05）。说明辐照结束即刻温度图中红色范围（60℃～110℃）与大体组织损伤所在位置、形态及大小均一致,从而得出MRI实时监控HIFU热消融羊肌肉组织致完全性凝固性坏死温度阈值为60℃。3.以连续点打的方式在南疆黄羊大腿正常肌组织进行体扫描,辐照全过程以MRI T-Map进行实时监控,观察T-Map的变化,以此指导辐照剂量。术后解剖测得实际损伤组织的面积及体积,将上述数据分别与计划损伤面积及体积相比较,得出差异均无显著性（P >0.05）。测得T-Map中红色区域面积,将其分别与计划损伤面积和实际损伤面积比较,差异均有显著性（P <0.05）。结论1.利用磁共振导航高强度聚焦超声治疗系统热消融南疆黄羊大腿正常肌组织,可以形成肉眼可见的组织损伤。2. MRI可以实现无创实时监控HIFU辐照全过程的动态温度变化,辐照结束即刻T-Map中红色温度（60℃～110℃）显示范围可以较准确地反映实际组织损伤的情况。MRI实时监控HIFU热消融羊肌肉组织致完全性凝固性坏死的温度阈值为60℃。3.在MRI T-Map的指导下,计划损伤与实际损伤两者之间差异无显著性。4. MRI T-Map能敏感的显示和评价HIFU辐照所致生物组织发生的凝固性坏死,将其用于HIFU热消融活体动物过程中的实时监控和疗效评价是可行的。

论文目录

• 符号说明
• 中文摘要
• 英文摘要
• 论文正文：磁共振导航高强度聚焦超声热消融羊肌肉组织的可行性研究
• 前言
• 第一部分 MRI 实时监控 HIFU 热消融羊肌肉组织致完全性凝固性坏死温度阈值的实验研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 小结
• 第二部分 MRI 在 HIFU 热消融羊肌肉组织过程中实时监控效果评价的实验研究
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 4 小结
• 全文总结
• 参考文献
• 第一部分 附图
• 第二部分 附图
• 文献综述
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文目录