立体定向照射兔坐骨神经的CT定位

1、立体定向照射兔坐骨神经的CT定位    【摘要】  目的：立体定向照射兔坐骨神经的CT定位。方法：通过解剖分析兔坐骨神经主干的解剖位置和行径，选择照射靶点，放置硅胶管进行标记，按X_刀标准行CT扫描，从CT图像上分析硅胶管与荐骨和髂骨的位置关系，确定可以用骨性结构定位的神经段作为照射靶点，利用立体定向技术单次大剂量照射坐骨神经，观察其病理及超微结构变化。结果：通过解剖可见坐骨神经主干由第7腰神经和第1、2荐神经组成，坐骨神经主干从荐髂关节下、荐骨和髂骨之间穿出后，跨过坐骨大切迹的一段坐骨神经主干位置恒定，且有荐骨和髂骨做定位标志，可作

2、为CT定位的照射靶点，单次大剂量照射后镜下可见神经纤维变性坏死。结论：在CT扫描图像中，利用荐骨和髂骨定位坐骨神经准确可靠，可以作为无创情况下进行立体定向外科研究周围神经放射性损伤的照射靶点。 【关键词】  周围神经 坐骨神经 放射性损伤 放射外科    AbstractObjective: To locate of the rabbit sciatic nerve in CT scanning&

3、#160;for stereotactic radiosurgery. Methods: By dissecting and tracing the location and course of rabbit sciatic nerve, a 10 mm of the sciatic trunk was selected as a

4、0;target for further investigation. A silica gel tube was put surround the left sciatic trunk which was selected as a target so as to mark it in CT imaging.

5、0;The rabbits were immobilized according to the standard of X_knife before CT scanning. The interrelation of the silica gel tube and bony structures was analyzed, a nerve

6、 segment was selected, which could be localized according to the related bony structures as irradiation target. A radiosurgery treatment planning was performed on the selected

7、 nerve segment, its changes of pathology and ultrastructure were observed. Results: Base on the dissection, the rabbits' sciatic nerve was composed of the seventh lumbar&#

8、160;nerve and first and second sacral nerves. The sciatic trunk descended in front of the sacroiliac joint and escaped between the sacral bone and ilium, then left t

9、he pelvis from the greater sciatic notch. The segment of sciatic trunk which ran between the sacrum and ilium was stable and feasible for localization according to t

10、he related bony structures in CT scanning, so it was selected as irradiation target. After high dose of stereotactic radiation, the degeneration and necrosis in nerve fib

11、ers could be observed under microscope. Conclusion: The segment of sciatic trunk which runs between the sacrum and ilium is stable and feasible for localization in CT

12、0;scanning, and can be chosen as irradiate target in studying peripheral nerve injury by stereotactic radiation technology that is non_invasive method.    Key Wordsperipheral&

13、#160;nerve；sciatic nerve；radiation injury；radiosurgery    周围神经是放疗中一种*照射剂量的正常组织1，2，但放射引起其损伤机制尚未明确。有人建立术中照射坐骨神经的动物模型35，但因神经周围组织受到较大的照射剂量，而引起神经的继发性损伤；而且解剖过程也会损伤神经及其周围组织，从而影响最终的实验结果。无创立体定向照射技术可避免解剖过程中对神经的损伤，并最大限度地保护周围神经组织，从而观察到射线对神经直接作用的结果。但在CT扫描图像中很难将坐骨神经从周围软组织中区分出来，因此利用立体

14、定位放射技术研究周围神经的放射性损伤，必须首先解决坐骨神经的CT定位问题。    1 材料与方法    11解剖新西兰大白兔(10只，体质量2030kg，雌雄不限)空气栓塞处死，将其固定于兔解剖台上，俯卧位，剪去左侧大腿外上部及臀部的毛。沿股二头肌与臀大肌之间的肌间隙做一皮肤切口(长34cm)，切开皮肤和皮下组织，用钝剥离法分开股二头肌与臀大肌，即可见坐骨神经主干在髋臼水平跨过坐骨大切迹。沿坐骨神经分别向上、向下切断相应的肌肉，追踪坐骨神经主干走行，并在L1上缘横断脊柱，切除其胸部和腹部脏器，仔细剥离腰椎

15、和骨盆附着的肌肉，观察分析坐骨神经主干走行及其与荐骨和髂骨的相互位置关系。    12影像新西兰大白兔(3只，体质量2030kg，雌雄不限)在无菌条件下，按1mL/kg戊巴比妥钠(30mg/mL)，从耳缘静注麻醉，操作方法同上。向上切断臀大肌和梨状肌，暴露荐髂关节下的神经段，用硅胶管(长10mm,直径4mm)圈套该神经段，神经保持原位，复原并缝合各层组织。保持兔的麻醉状态，用石膏固定，送CT室用X_刀专用热塑面罩将其固定在X_刀头架上，把臀部放在头架近中心位置。用PQ5000型螺旋CT(Picker公司，美国)扫描(L1至后肢中部)，层厚3mm。将图像传

16、送至TPS系统，以显影的硅胶管位置分析神经主干与荐骨和坐骨的相互位置关系，寻找根据骨性标志定位坐骨神经的方法。    13大剂量照射后的病理变化用12中标记好的3只新西兰大白兔同前麻醉并固定后行CT扫描，扫描后将资料传送至X_刀治疗计划系统，根据硅胶管的位置及其与荐骨和坐骨的位置关系，在右侧相同位置勾画出坐骨神经作为靶点，制定立体定向照射计划：限光筒直径77mm，非共面5条弧同时照射，等中心剂量80Gy。扫描时保持兔的固定体位不变，直接送加速器室用varian2100C/D电子直线加速器(Varian公司，美国)对右肢坐骨神经靶点进行照射。照射后将兔送回

17、实验室饲养，定期观察兔后肢运动情况，行兔后肢温度缩腿试验和展趾反射检查，记录兔后肢感觉和运动功能的变化。待兔受照后肢出现肌肉萎缩和功能障碍时即处死，取硅胶管标记和受照部位的神经段，分别放入固定液中，送病理科做石蜡包埋切片,苏木精_伊红染色，观察其病理结构变化。    2结果    实验兔解剖后可以发现坐骨神经主干由第7腰神经和第1、2荐神经腹支组成，3支在荐髂关节后会合从荐髂关节下、荐骨和髂骨之间靠近髂骨一侧穿出，向外下跨过坐骨大切迹和髋股关节，在股骨大转子的后面进入大腿深层肌肉。其中从荐髂关节下穿出跨过坐骨大切迹

18、的神经段直径约34mm，位置恒定(图1)。本实验重复解剖的10只大白兔均未见变异。图1 解剖坐骨神经可见其从荐髂关节下、荐骨和髂骨之间靠近坐骨一侧穿出，向外下跨过坐骨大切迹和髋股关节从CT图像看，荐髂关节所在层面以下的3层图像中(层厚3mm)，在荐骨和髂骨之间可见标记的硅胶管(图2)，其间隙57mm。CT扫描时有坐骨、荐骨和荐髂关节做定位标志，可选该段做靶点。在对侧荐髂关节下相应层面的荐骨和髂骨之间的相应位置可勾画出坐骨神经，故这个部位的神经段在CT图像上均可根据荐骨和坐骨定位，作为立体定向照射的靶点。图2   兔照射3周后，后肢肌肉萎缩，温度缩腿试验和

19、展肢反射检测阳性，苏木精_伊红染色光镜下左侧坐骨神经结构无明显变化，有髓纤维分布密集均匀，单个纤维饱满，髓鞘薄厚均匀(图3)。被照神经纤维可见明显的变性坏死，甚至大量神经纤维的丢失，有髓神经纤维的轴突和髓鞘均发生明显的变性、坏死，局限性髓磷脂空泡样变，轴突丢失，髓鞘和轴突结构模糊，少数可辨认的有髓神经纤维轴突混合大量的坏死组织(图4)。    3讨论    本实验的目的是在CT图像中对兔坐骨神经进行定位，为立体定向放疗研究周围神经放射性损伤奠定基础，解决的思路是寻找与坐骨神经相对应有固定关系的骨性标志。解剖兔坐骨神

20、经全程可以看到，第7腰神经和第1、2荐神经于荐髂关节后会合成为坐骨神经主干，从荐髂关节下穿出，在荐骨和髂骨之间靠近髂骨一侧出骨盆，跨过坐骨大切迹，该段坐骨神经主干位置恒定，直径约34mm，荐骨和髂骨之间的间隙约57mm，从本实验解剖的所有兔子来看，未发现变异情况。此后坐骨神经主干向外下跨过坐骨大切迹和髋股关节，在股骨大转子的后面进入大腿深层肌肉，其位置随肌肉的活动而产生变化，因此，位于荐骨和髂骨之间的神经节段因其位置固定且有荐骨和髂骨做定位标志而成为进一步研究的对象。为便于立体定向照射的参考，实验中兔子完全按X_刀治疗标准固定在金属头架上。利用硅胶管在CT图像上能显影的特性，标记后的坐骨神经主

21、干从荐骨和髂骨之间57mm的间隙中穿行，与解剖所观察到的神经干位置和走向一致，所选神经段在横断面CT图像上有荐髂关节及荐骨和髂骨之间的间隙作定位参考标志，可选为三维立体定向照射的靶点。以直径77mm限光筒，等中心剂量80Gy照射，3周后被照肢体肌肉萎缩，可检测到温度缩腿试验和展肢功能检测阳性，光镜下出现明显的病理性变化，可以观察到大量有髓神经纤维的轴突变性、坏死，甚至神经纤维丢失，局限性髓磷脂空泡样变，轴突丢失。而对照未被照射的神经节段，神经纤维结构无明显变化。与Kondziolka等6的实验结果相符，即在高剂量时以射线引起神经轴突和髓鞘的直接变性坏死为主。我们的照射剂量是80Gy，对神经的作

22、用表现为神经纤维的变性、坏死，无明显的炎性细胞浸润，也未观察到神经外内膜、神经束膜及神经外膜纤维化或神经周围血管损伤，故在高剂量时不存在周围神经组织损伤所产生的继发性损伤，其变性、坏死是射线的直接作用，但射线引起神经纤维变性、坏死的机制有待进一步观察和研究。 【参考文献】  1Bajrovic A, Rades D, Fehlauer F， et al. Is there a life_long risk of brachia

23、l plexopathy after radiotherapy of supraclavicular lymph nodes in breast cancer patients?J. Radiother Oncol, 2004, 71(3): 297-301.2Lin YS, Jen YM,Lin JC. Radiation_related cranial nerve

24、 palsy in patients with nasopharyngeal carcinomaJ. Cancer, 2002, 95(2): 404-409.3Johnstone PA, DeLuca AM, Bacher JD, et al. Clinical toxicity of peripheral nerve to intraoperative radiotherapy in a canine modelJ. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1995, 32(4): 1031-1034.4Kinsella TJ, DeLuca AM, Barnes M, et al. Threshold dose for peripheral neuropath