不同剂量高强度聚焦超声辐照兔肝VX2移植瘤的病理学观察

不同剂量高强度聚焦超声辐照兔肝VX2移植瘤的病理学观察欧霞;邹建中;张奕;王琦;廖晓岗【摘要】目的观察不同剂量高强度聚焦超声(HIFU)对兔肝VX2移植瘤形态和超微结构的影响.方法通过光镜、电镜观察VX2兔肝移植瘤受不同剂量高强度聚焦超声辐照后即刻、72h时靶区的病理学特点.结果不同剂量HIFU辐照后即刻,瘤细胞大致有6凝固性坏死和裂解坏死;72h2180WHIFUofoutcomeswereobserved:Celltendedtobenormal,orfurtherdissolvedandabsorbed.ConclusionThebestdoseofone-timeHIFUradiationis180W,andthedosecombinationmaybeabetterchoiceofcancertreatment.【期刊名称】《中国介入影像与治疗学》【年(卷),期】2011(008)002【总页数】5页(P132-136)【关键词】高强度聚焦超声消融术;病理学;剂量组合【作者】欧霞;邹建中;张奕;王琦;廖晓岗【作者单位】重庆医科大学生物医学工程系,省部共建超声医学工程国家重点实验室,超声医学工程重庆市市级重点实验室,重庆,400016;重庆医科大学生物医学工程系,省部共建超声医学工程国家重点实验室,超声医学工程重庆市市级重点实验室,重庆,400016;重庆医科大学附属第一医院超声科,重庆,400016;重庆医科大学生物医学工程系,省部共建超声医学工程国家重点实验室,超声医学工程重庆市市级重点实验室,重庆,400016;重庆医科大学生命科学研究院,重庆,400016【正文语种】中文【中图分类】R-332;R454.3高强度聚焦超声(highintensityfocusedultrasound,HIFU)是一种无创性局部治疗肿瘤的新技术[1-5],近年来国内外研究尤为关注其量效关系。然而,针对从低剂量HIFUHIFUVX2行探讨。材料与方法VX2501.5～2.0kg,2～3;VX21Funbanski进,重庆医科大学超声医学研究所提供)。术前1天禁饲不禁水,术前12hVX2透明组织,切成1mm3大小的瘤块待用。开腹暴露拟行接种的兔肝,取1粒瘤块将其包埋于肝右中叶,清创、关腹,依次缝合切口。JC200(HIFU)技术有限公司生产,1.03MHz159mm,焦点处声强最高为19894.38W/cm2];Olympus-Bx40Hitachi-750050VX2510201.8～2.0cm(60W、100W、140W、180W、220W15min(0.6～0.8ml/HIFUB5mm3mm/s,4mm3mm72h10%甲醛溶液固定,HE1mm32.5%戊二醛于4℃下固定后,制成超薄切片,电子显微镜下观察。先用低倍视野全面观察,后以同一4表15组不同剂量辐照后即刻病理变化比较注：A～F分别代表相应病理改变?结果6306形式A：光镜：瘤细胞呈团片状,形态不规则,核大深染,可见核分裂象。电镜：瘤细胞呈多形性,见分裂象,核膜清楚,染色质丰富、颗粒粗大,核仁较清晰。B：浆内线粒体轻度肿胀、内质网扩张,空泡形成,细胞核正常。形式C：光镜：细胞气球样改变,细胞核稍大,染色质边集(图1A)。电镜：细胞间隙增宽,胞浆内大量线粒体高度肿胀,内质网肿胀扩张,异染色质密集于核被膜邻近,核中心电子密度低。D：光镜：细胞体积变小,胞浆致密,嗜酸性增加,染色质浓集呈深蓝色球状或块1A)。电镜：细胞皱缩,细胞器相互靠近,核致密形成大小不2A)。形式E：光镜：瘤细胞胞体内大小不等的空泡融合,核凝聚、核固缩,有退变性圈状核仁;红细胞大量溢出。电镜：细胞膜不连续,胞浆内空泡融合,髓鞘样物质形成,核固缩、染色质边集,核内出现絮状结构(图2B)。形式F细胞膜破裂或溶解,细胞器逸出,核被膜断裂,核仁破坏,裸核形成不同剂量辐照后即刻1。72h72h42032)：表25组不同剂量辐照72h后病理变化比较注：G～I分别代表相应病理改变辐照剂量标本数(个)靶区细胞变化程度[标本数(个)]GHI60W4+++(4)-(4)-(4)100W4+++(2)/+(2)-(4)++(2)140W4-(4)++(1)+++(3)/+(1)180W4-(4)+++(2)/++(2)+(2)220W4-(4)+++(1)/+(1)+++(2)/++(1)形式G：光镜：瘤细胞形态大致正常,轻度肿胀,可见空泡,胞间散在少量中性粒细胞、红细胞。电镜：瘤细胞线粒体轻度肿胀,细胞膜、核被膜连续性完整,染色质紧密缠绕,分布于核中央。形式H：光镜：大部分细胞结构消失、相互融合成均质红染片状物,少量中性粒细胞浸润(图1B)。电镜：细胞膜及细胞核膜断裂、溶解,细胞融合成片,细胞器消失,核内大小不等颗粒及钙盐沉积(图2C)。形式I：光镜：瘤细胞气球样空泡变性、液化性坏死,或见筛网状结构,大量中性粒细胞浸润(图1C)。电镜：细胞结构完全消失,仅见不连续的膜网状结构。讨论VX2ShopeVX220HIFUHIFUpH断裂等,致空化泡形成,组织撕裂;强冲击波、自由基等物理效应及声化学效应可造成细胞损伤。HIFU6A.细胞生长旺盛、B.可逆性损伤、C.不可逆性损伤改变、D.变性坏死、E.凝固性坏F.3100W180W,出现凝固性坏死伴变性坏死;进一步加大剂量,瘤细胞主要变化为裂解坏死,且声强越高,裂解性坏死越明显,这与高声强时瞬态空化占主导地位相一致,但部分学者[9]认为裂解坏死瞬间的爆发作用对组织产生极大破坏,可导致靶组织大出血和脏器穿孔。以上结果提示,低声强辐照能促进细胞生长或仅致可逆性损伤;中强度超声波主要引起细胞变性坏死;高声强时则以凝固性坏死及裂解坏死为主要表现,考虑到安全性,在临床上应尽量避免后72hH、I)。140～180W180WHIFU研究[10]表明,超声监控下灰度变化不明显时也可出现凝固性坏死。临床工作中,部分医疗者完全依赖超声声图像变化,追求大剂量方案,重复辐照,使治疗剂量和时间增加,风险也随之上升。本实验与以往一次性治疗不同,采用一次性辐照(只扫描一遍),观察可能为最短治疗时间情况下靶区的病理学变化。从本实验结果看,辐照能量与病理变化间虽无线性关系,但每种剂量下均存在主导的变化特征,而最终结果却有相似归途;提示可利用此特点进行剂量组合及分次治疗,其效率不一定降低,而安全性将有所提高。近年来,肿瘤放射治疗的方式、剂量优化及放射生物科学研究发展迅速,已是一种成熟的临床治疗手段[11-13],生物等效剂量(biologicalequralentdose,BED)、超分割(hyperfraction,HF)、低速超分割(acceleratedhyperfraction,AF)等技术的应用,可能与HIFU的剂量组合及分次治疗有异曲同工之妙。这些技术利用正常细胞和肿瘤细胞的“受量耐受性差”作为治疗根据,达到物理剂量及所对应的生物学效应有差异的目的,使肿瘤细胞死亡,而正常细胞基本恢复。本实验以不同剂量HIFU辐照后,病理学证实靶组织发生不同程度的结构、质地、功能状态等改变,也会增加辐照前后靶区声环境的“受量耐受性差”,使超声再次辐照时声衰减明显,声能沉积加速。剂量组合及分次治疗可能成为更理想的HIFU治疗方案,但最佳剂量组合及机制仍有待进一步探讨。1辐照后组织学变化A.细胞气球样变,染色质边集(黑箭),细胞体积变小,胞浆致密,核呈块状(白箭);B.细胞凝固性坏死后相互融合成红染片状;C.液化性坏死,中性粒细胞浸润(HE,×400)2A.凋亡细胞(×12000);B(箭),染色质边集及絮状物沉淀(×12000);C.细胞器消失,钙盐沉积(箭)(×5000)[参考文献]BlanaA,MuratF,WaterB,etal.Firstanalysisofthelong-termresultswithtransrectalHIFUinpatientswithlocalizedprostatecancer.EurUrol,2008,53(6)：1194-1201.WuF,WangZB,CaoYD,etal.Expressionoftumorantigensandheat-shockprotein70inbreastcancercellsafterhigh-intensityfocusedultrasoundablation.AnnSurgOncol,2007,14(3)：1237-1242.FruehaufJH,BackW,EiermannA,etal.High-intensityfocusedultrasoundforthetargeteddestructionofuterinetissues：experiencesfromapilotstudyusingamobileHIFUunit.ArchGynecolObstet,2008,227(2)：143-150.术,2010,26(5)：43-45.的影响.中国介入影像与治疗学,2010,7(3)：309-312.DunneAA,PlehnS,SchnlzS,etal.LymphnodetopographyoftheheadandneckinNewZealandwhiterabbits.LabAnim,2003,37(1)：37-43.RaiR,RichardsonC,FlecknellP,etal.Studyofapoptosisandheatshockprotein(HSP)expressioninhepatocytesfollowingradiofrequencyablation.JSurgRes,2005,129(1)：147-151.AshushH,RozenszajnLA,BlassM,etal.Apoptosisinductionofhumanmyeloidleukemiccellsbyultrasoundexposure.CancerRes,2000,60(4)：1014-1020.学杂志,2003,19(7)：485-487.死现象的研究.临床超声医学杂志,2008,10,(9)：581-583.ShafferR,VollansE,VellaniR,etal.AradiotherapyplanningstudyofRapidArc,intensitymodulatedradiotherapy,three-dimensionalconformalradiotherapy,andparallelopposedbeamsinthetreatmentofpediatricr