相变纳米液滴和微泡增强HIFU在体模中所致凝固性坏死的对比

目的 对比研究相变纳米液滴-包裹相变温度29℃的全氟戊烷的脂质纳米液滴(L-PFP)和微米级微泡(SonoVue)增强HIFU在体模中的消融效果.方法 分别将0.3 ml的生理盐水、L-PFP和SonoVue各自加入到100 ml的蛋清体模中,制成对照组、L-PFP组、SonoVue组.然后在B超引导下进行HIFU定点辐照,声功率100 W、辐照时间10 s、辐照深度14 mm.比较3组辐照前后凝固性坏死的体积和能效因子(EEF).结果 辐照后即刻,B超图像上3组的靶区均出现强回声,L-PFP组强回声范围最大;HIFU在体模中形成的凝固性坏死体积为L-PFP组 >SonoVue组 >对照组(P <0.05);3组的EEF为对照组 >SonoVue组 >L-PFP组(P <0.05).HIFU辐照过程中L-PFP组的开始温升速度和最高温度均大于SonoVue组.结论 与微米级微泡相比,相变脂质纳米液滴的对HIFU辐照的增效效果更加明显.     

包覆全氟戊烷的介孔氧化硅微球增效高强度聚焦超声表面消融离体牛肝

目的探讨包覆全氟戊烷的介孔氧化硅微球(MSNC-PFP)对HIFU表面消融离体牛肝的影响。方法根据MSNC-PFP的浓度将50块离体牛肝平均分为5组:对照组(MSNC-PFP浓度为0)、0.25 mg/ml组、0.50 mg/ml组、1.00mg/ml组、2.00mg/ml组。超声引导沿消融线路径多点注射增效剂(即MSNC-PFP)。通过HIFU线性扫描,以凝固性坏死束组合成面,6个面组合成体,对体腔内区域不直接消融。观察消融中声像图的改变。以TTC染色肉眼观察坏死范围,HE染色光镜下观察坏死程度。测量各组消融体积并评价消融效果,评价指标包括靶区覆盖指数(CI)、靶外体积指数(EI)、能效因子(EEF)。结果当MSNC-PFP浓度在1.00 mg/ml以上时,声像上为团状强回声,3~5 min后消退;MSNC-PFP浓度越高,HIFU辐照区域的灰度值改变越大。0.50、1.00、2.00mg/ml组总消融体积高于对照组,EEF值低于对照组(P均0.01)。1.00、2.00mg/ml组的CI及EI值均高于其余各组(P均0.05)。肉眼观察凝固性坏死区表现为灰白色,未坏死区则表现为红色。光镜下见当MSNC-PFP浓度≥0.50mg/ml时,形成的凝固性坏死带完整。结论采用MSNC-PFP可增大HIFU表面消融离体牛肝的消融体积,减低EEF,从而提高辐照效率。     

对比观察SonoVue与包裹全氟戊烷的介孔二氧化硅纳米微球在蛋清体模中的高强度聚焦超声增效作用

目的在蛋清体模中比较SonoVue和介孔二氧化硅纳米微球包裹的氟碳化合物增强高强度聚焦超声(HIFU)治疗效果差异,筛选适合HIFU治疗的增效剂。方法将SonoVue和包裹液态全氟戊烷的介孔二氧化硅纳米微球(MSNC-PFP)各0.3ml分别均匀混合到100ml的蛋清体模中,制成SonoVue组和MSNC-PFP组2个实验组,空白组不含增效剂。在B超引导下采用声功率160W的HIFU定点辐照10s,记录辐照区域即刻灰度变化,对比分析辐照后灰度变化区域、损伤体积、损伤形态以及能效因子(EEF)。结果辐照区回声增强范围与损伤大小一致,回声增强范围SMSNC-PFP组SSonoVue组≥S空白组;损伤体积VMSNC-PFP组VSonoVue组≥V空白组;EEFMSNC-PFP组EEFSonoVue组≤EEF空白组。MSNC-PFP组损伤形态皆为圆锥体,偏向换能器方向的损伤边缘类似棉花状,边缘局部有空隙;而SonoVue组和空白组的损伤形状皆为水滴状,边界清晰且无空隙。结论 MSNC-PFP能较SonoVue更有效地提高HIFU治疗效率。     

双歧杆菌联合包裹液态氟碳阳离子脂质纳米粒增加HIFU消融效果:实验研究

目的探讨双歧杆菌联合包裹液态氟碳的阳离子脂质纳米粒对HIFU消融荷瘤鼠肿瘤组织的影响。方法培养双歧杆菌,并制备包裹液态氟碳的阳离子脂质纳米粒,检测体外连接率。建立人乳腺癌MDA-MB231细胞荷瘤鼠模型,将48只荷瘤鼠随机分为4组(每组12只),前后2次经尾静脉注射不同物质(间隔2天),其中A组(PBS组)2次均注射磷酸盐缓冲液(PBS),B组(双歧杆菌组)分别注射双歧杆菌、PBS,C组(阳离子脂质纳米粒组)分别注射PBS、阳离子脂质纳米粒,D组(双歧杆菌+阳离子脂质纳米粒组)分别注射双歧杆菌、阳离子脂质纳米粒。第2次注射完成后24 h,对荷瘤鼠肿瘤组织行HIFU辐照,分析肿瘤组织灰度变化。分别于HIFU辐照前1 h和辐照后1天行组织学检查,观察双歧杆菌的肿瘤靶向性,并测算肿瘤组织凝固性坏死体积和能效因子(EEF),行统计学分析,比较各组间的差异。结果双歧杆菌革兰染色呈蓝紫色的长棒状,表面电位-29 mV;阳离子脂质纳米粒呈球形,分布均匀,平均粒径(280.21±60.20)nm,表面电位25 mV。各组间灰度变化值(F=143.40)、凝固性坏死体积(F=243.20)、EEF(F=56.33)差异均有统计学意义(P均0.001)。灰度变化值及凝固性坏死体积A组B组C组D组,EEF:A组B组C组D组,两两比较差异均有统计学意义(P均0.05)。4组荷瘤鼠心、肝、脾、肺、肾组织及A、C组肿瘤组织中均无双歧杆菌生长;B、D组肿瘤组织中可见大量双歧杆菌。结论双歧杆菌联合包裹液态氟碳的阳离子脂质纳米粒可增强HIFU对荷瘤鼠肿瘤组织的消融效果。     

高强度聚焦超声壳式辐照的不同线间隔时间对离体牛肝组织的影响

目的探讨不同线间隔时间对高强度聚焦超声（HIFU）壳式辐照离体牛肝组织的影响。方法根据线间隔时间将60个牛肝随机分为6组：2min组、4min组、6min组、8min组、10min组、12min组,每组用相同辐照剂量进行HI-FU壳式辐照同样大小的ROI的周边,对ROI内部区域不进行辐照。结果每组辐照区均形成完整封闭的凝固性坏死带。各组凝固性坏死体积依次缩小,能效因子依次增大,辐照效率依次降低。除2min组和4min组外,其余各组未见明显ROI外周组织损伤。结论随着线间隔时间缩短,坏死体积增大,能效因子减小,辐照效率增高;6min是HIFU壳式辐照离体牛肝组织的最佳线间隔时间。     

对比观察脂质纳泡与微泡在高强度聚焦超声消融兔肝中的增效作用

目的观察正常兔肝中脂质纳泡与微泡对高强度聚焦超声(HIFU)消融效果的影响,探讨纳泡的应用价值。方法采用机械振荡法联合低速离心制备纳泡,观察和分析纳泡及微泡的形态、大小及分布。18只健康新西兰兔随机分为3组:HIFU+生理盐水组、HIFU+微泡组及HIFU+纳泡组,耳缘静脉注入各溶液15s后开始HIFU辐照,辐照功率为180 W,辐照时间5s,观察HIFU辐照前后回声变化,检测靶区组织的凝固性坏死体积以及微细结构变化,并作统计学分析。结果制备的脂质纳泡粒径均一,纳泡、微泡的平均粒径分别为(588.00±53.02)nm、(3058.00±545.20)nm;HIFU+微泡组与HIFU+纳泡组,靶区凝固性坏死体积[(124.26±16.72)mm3,(121.35±11.25)mm3]差异无统计学意义(P0.05),但均显著大于HIFU+生理盐水组(62.49±4.54)mm3(P均0.05);各组坏死组织微细结构均严重破坏。结论脂质纳泡具有与微泡相同的HIFU增效作用,为纳泡在HIFU技术中的深入研究提供实验依据。     

温敏型脂质纳米粒的制备及其识别微波消融边界效果

目的制备包裹液态全氟化碳的温敏型脂质纳米粒(HLNP),观察其体外热相变效果及体外识别微波消融边界效果。方法制备包裹液态全氟化碳的HLNP,利用光镜实时观察其在加热板作用下的相变情况,以超声诊断仪实时观察微波加热含HLNP凝胶孔洞模型的显像效果。在离体牛肝微波消融范围周边注入HLNP,实时观察超声回声变化及消融后牛肝大体变化。结果所制备HLNP平均粒径(507.90±101.70)nm;光镜下HLNP在加热板温度为45℃时开始出现液气相转变,达50℃后产生大量微气泡;微波热消融作用下,含HLNP的凝胶模型超声回声明显增强。离体牛肝实验显示,在微波消融气化区周边注入HLNP后超声回声明显增强,组织从红色变为白色。结论所制备的HLNP能在加热和微波热消融作用下发生液气相转变,有望成为可实时监控微波消融效果,并评估微波消融边界的热敏剂。     

B超监控脉冲高强度聚焦超声的可行性

目的探讨B超监控脉冲高强度聚焦超声（PHIFU）辐照的可行性。方法将高强度聚集超声（HIFU）治疗系统设置为脉冲工作状态,调整脉冲重复频率为4Hz,辐照剂量分别为180、240、300J,每个剂量又分为4个占空比时间组（1%～4%）。PHIFU定点辐照离体牛肝组织,辐照结束后比较靶区辐照前后的声像图变化和灰度值变化,切开牛肝组织肉眼观察靶区的形态变化,重复实验10次。取靶区与正常组织交界处组织行HE染色。结果 PHIFU辐照离体牛肝组织后,靶区B超图像出现低回声区,靶区灰度差值为负值,且各剂量下所有占空比时间组灰度差的负值比较差异无统计学意义（P均〉0.05）。各剂量下,占空比为1%～3%的PHIFU辐照后切开靶区组织有清亮液体流出,靶区仅见空洞,其内未见凝固性坏死;占空比为4%的PHIFU辐照后可见泥浆样液体流出。结论通过观察PHIFU辐照后的灰度值和声像图变化,可以间接指导制定治疗剂量和判断治疗效果。     

相变高分子微球增效高强度聚焦超声消融裸鼠骨肉瘤

目的制备相变高分子微球,观察其增效高强度聚焦超声(HIFU)消融裸鼠骨肉瘤模型的效果。方法制备包裹液态氟碳的高分子微球,检测其形态、结构、粒径电位及相变条件;建立裸鼠骨肉瘤模型,随机分为空白组(不予处理)、对照组(注射生理盐水)和实验组1、2、3(注射稀释倍数分别为5、10、20倍的Pct-MP溶液),处理后立即用海级星对肿瘤进行辐照。于辐照后即刻和72h提取标本并观察坏死面积、行HE染色,并对72h提取的标本的坏死周边组织进行细胞增殖和凋亡测定。结果成功制备相变高分子微球;HIFU辐照后即刻提取的标本,实验组1、2的坏死面积与对照组差异均有统计学意义(P均0.05),但与实验组3的差异无统计学意义(P0.05);72h后提取的标本,实验组1、2的坏死面积进一步扩大、与辐照后即刻提取的标本的差异有统计学意义(P均0.05)。HIFU辐照72h后,实验组1、2、3与对照组间坏死周边组织的凋亡和增殖指数差异均有统计学意义(P均0.05)。结论在骨肉瘤裸鼠模型中,自制相变高分子微球能够增强HIFU对于骨肉瘤的消融效果,增强作用与微球浓度有关。     

基于高速摄像观察HIFU辐照牛眼晶状体所致凝固性坏死时变规律

目的探讨相同剂量(声功率×辐照时间)的高强度聚焦超声(HIFU)所致离体牛眼晶状体凝固性坏死的时变规律。方法用等剂量HIFU(100W×6s、200W×3s、300W×2s、600W×1s)辐照离体牛眼晶状体,每组重复20次,用高速摄像系统记录凝固性坏死的时变情况,每隔一定时间测量凝固性坏死的长轴和短轴,计算体积并分析时变规律。结果 100W×6s、200W×3s、300W×2s,600W×1s辐照后开始出现凝固性坏死的平均时间分别为1.90s、0.75s、0.44s、0.36s;100W辐照直至停止(6s)时,凝固性坏死体积呈线性增长,增长速率为6.20mm3/s;200W、300W辐照的增长趋势类似,分别辐照至2.3s、1.5s处增长趋势由线性变为加速增长至辐照结束,且线性部分增长速率分别为13.49mm3/s和25.21mm3/s;600W辐照直到停止(1s)过程中凝固性坏死呈非线性增长,四组参数辐照所致凝固性坏死的长宽比均随辐照时间呈下降趋势。结论随着声功率增加,出现凝固性坏死所需辐照时间缩短,继续辐照后凝固性坏死体积由线性增长变为非线性快速增长趋势的时间缩短,且线性增长部分速率增加。总剂量相同声功率越高,HIFU非线性效应越明显。     

高强度聚焦超声消融单发性子宫肌瘤能效因子的影响因素

目的分析单发性子宫肌瘤高强度聚焦超声(HIFU)消融过程中能效因子(EEF)的影响因素。方法回顾性分析218例接受HIFU治疗的单发性子宫肌瘤患者。选择可能影响EEF的因素作为自变量,以EEF为因变量,采用Stepwise regression方法建立多重线性回归模型。结果 HIFU治疗平均EEF为(7.62±5.39)J/mm3。6个预测因子被引入多重线性回归模型,包括靶皮距、前倾位(子宫位置)、贯穿型(肌瘤类型)、肌瘤最大径、低信号(T2WI信号强度)及增强T1WI强化程度。其中EEF与靶皮距、增强T1WI强化程度、贯穿型(肌瘤类型)呈正相关,与肌瘤最大径、低信号(T2WI信号强度)、前倾位(子宫位置)呈负相关,且肌瘤最大径对EEF影响最大(标准系数为-0.292)。结论对子宫呈前倾位且肌瘤血供少、含水量低、最大径长、靶皮距小的非贯穿型单发性子宫肌瘤,HIFU消融EEF小,难度低。     

HIFU消融治疗不同MRI特征子宫肌瘤的效果

目的探讨HIFU消融治疗不同MRI特征子宫肌瘤的效果。方法回顾性分析经HIFU治疗的96例子宫肌瘤患者资料,比较HIFU治疗不同位置、类型、MRI信号特征和强化程度的子宫肌瘤的消融率和能效因子,并评估其安全性。结果平均肌瘤体积、消融率、能效因子分别为(107.14±70.85)cm3、(72.48±11.04)%和(7.45±3.05)J/mm3。不同位置、类型、信号特征和强化程度的子宫肌瘤之间,HIFU消融率和能效因子差异均有统计学意义(P均0.05),对前壁、肌壁间、T2WI低信号、T1WI轻度强化肌瘤的消融率更高、能效因子更低(P均0.05)。术中、术后未发现严重不良反应。结论 HIFU治疗子宫肌瘤相对安全,消融效果确切,其对前壁、肌壁间、T2WI低信号、T1WI轻度强化的子宫肌瘤的消融效果更好。     

应用高强度聚焦超声表面层三维消融模式消融离体牛肝组织

目的探讨高强度聚焦超声（HIFU）靶组织表面层三维消融模式的应用价值。方法取37块新鲜牛肝组织,采用HIFU连续点打法扫描,靶组织体积为40minX30mmX24mm。对实验组（表面层消融组）从深度40~16mm由深至浅依次沿靶组织周边以不同声功率、间隔时间、点间距的参数组合进行扫描,对照组（完全消融组）在同一深度依次逐层完全消融各层面。以TTC染色判定坏死范围,组织切片HE染色判定坏死程度。对两组的辐照时间及能量消耗进行统计学分析。结果实验组靶组织周边形成边界清晰、较均匀的凝固性坏死带,与对照组靶组织周边坏死体积的差异无统计学意义（卢2．64,P〉O．05）。实验组的能量消耗在深度32mm、24mm层面低于对照组,而在深度40mm、16mm层面高于对照组（P均〈O．05）;辐照时间在各个深度与对照组的差异无统计学意义（P均〉O．05）;其总辐照时间和能量消耗均低于对照组（P均〈O．05）。结论消融离体牛肝组织时,应用HIFU新型表面层三维消融模式可降低总能量消耗、缩短消融时间,提高消融效率。     

A microbubble agent improves the therapeutic efficiency of high intensity focused ultrasound: a rabbit kidney study

Eighty kidneys (40 left and 40 right kidneys) of New Zealand rabbits were ablated using high intensity focused ultrasound (HIFU), (14,300 W/cm², 1.0 MHz). Kidneys were randomly divided into two groups. HIFU was performed in the manner of linear scan in both groups. Prior to HIFU, normal saline solution and isovolumetric microbubble agent were administrated intravenously in groups I and II, respectively. HIFU was finished in all left kidneys and in 26/40 right ones. The therapeutic efficiency was reflected using necrosis rate (cubic centimeters per second), which was the tissue volume of coagulative necrosis per 1 s HIFU exposure. In both groups, predetermined volumes were damaged without harming overlying tissues. Necrosis rates were increased in group II both in left (0.0089±0.0107 vs. 0.0493±0.0777, P=0.0323) and in right (0.0039±0.0055 vs. 0.0162±0.0168, P=0.0248) kidneys. Pathological examinations confirmed that there were no intact tissue focuses within exposed regions in either group. These findings suggested that the microbubble agent improved the therapeutic efficiency of HIFU. Hemorrhage and hyperemia were also detected on the margin of the ablated tissues (both in cortex and medulla) in both groups.     

Microbubbles improve the ablation efficiency of extracorporeal high intensity focused ultrasound against kidney tissues

Objective  The necrosis rate is low when ablating kidney tissues with extracorporeal high intensity focused ultrasound (HIFU), and this drawback has been limiting the application of ultrasonic therapy. The aim of the present study was to determine whether microbubbles increased the ablation efficiency in vivo. Methods  Goat kidneys were exposed to HIFU (control group) or microbubble-assisted HIFU (experimental group). Microbubbles were intravenously injected before focused ultrasound exposure. The linear scan was employed and tissue ablation was performed in manner of a clinical regime. The necrosis rate was determined 24 h after HIFU. Pathological examinations were performed to confirm tissue necrosis and to determine whether there were unaffected tissues within the exposed volume. Results  The necrosis rate was increased in experimental group (4.17 ± 1.33 vs. 9.32 ± 2.27 mm³/s, P = 0.0007). Ablated tissues formed a hemorrhagic volume on gross examinations, and the boundary between treated and untreated areas was sharp. There was no intact tissue within the exposed volume. Hemorrhage frequently occurred in insonated parenchymas. Destructed ghost cells just inside the demarcation were full of vacuoles, when introducing microbubbles. In control group, the volumes of ablated tissues varied drastically between animals despite a same treatment template. Conclusion  Microbubbles increased the ablation efficiency of HIFU against kidney tissues. A preoperative regime might poorly predict the therapeutic outcome. T. Yu and D. Hu contributed equally to this paper.     

HIFU三维周边式辐照阻断离体灌注猪肝局部血供的可行性

目的探讨高强度聚焦超声(HIFU)三维周边式辐照离体灌注猪肝阻断其内部血供的可行性。方法对20块离体灌注猪肝行HIFU三维周边式辐照,辐照前后以肉眼和光镜观察ROI肝组织,并对标本行MR平扫及增强扫描。结果肉眼可见灌注猪肝辐照区均出现完整封闭的凝固性坏死带,内部区无明显变化;光镜下可见辐照区细胞核固缩、碎裂,内部区细胞肿胀、肝血窦扩张,辐照区与外周组织界限清晰,小叶间静脉内血栓形成。平扫MRI中,HIFU辐照前ROI表现为T1WI和T2WI等信号,辐照后辐照区T1WI信号降低、T2WI信号增高,辐照前后内部区T1WI和T2WI信号无明显变化;增强MRI中,辐照前ROI呈现强化、血流灌注丰富,辐照后内部区未见增强、血流灌注消失。结论 HIFU三维周边式辐照可有效阻断离体灌注猪肝ROI内部血供。