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B超实时监控HIFU辐照肌肉组织计划与实际损伤关系的研究

张潇潇  
【摘要】: 目的 高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU)作为一种新的无创局部治疗手段已应用于临床。该技术具有无创、有效、安全、治疗后恢复快、无电离辐射,不伴放射性损伤和污染等优点,极具临床应用价值。目前,临床上运用HIFU治疗子宫肌瘤、前列腺增生和前列腺肿瘤、肝癌、乳腺癌、骨肿瘤、软组织肉瘤以及其他实体肿瘤,取得了良好的效果。 HIFU能彻底损伤病变组织,但若治疗区域过大同样能导致周围正常组织结构的迅速破坏。如何监控HIFU的疗效和避免对病变周围正常组织的损伤一直是研究的重点。目前B型超声是实时监控HIFU的主要手段,大量研究表明HIFU辐照后,靶区的B超监控图象会产生增强回声光团,可通过对比HIFU治疗前后靶区B超声像图的变化,定性判断组织是否发生凝固性坏死以引导HIFU治疗。 关于B超的灰阶增强值(灰度变化值)与凝固性坏死之间的量化关系研究较少,前期研究发现并非靶区回声越高,治疗效果就越明显。实际坏死体积与B超实时监测声像图的灰度变化在一定范围内(在阈灰阶增强值与最佳灰阶增强值之间变化时)呈正相关,当灰度变化达到最佳灰阶增强值以后,随着B超灰阶增强值的增大,组织坏死体积增加不明显,仅发现损伤区色泽微变黄,中央颜色发黑炭化,甚至有空洞形成。本实验进一步研究B超灰阶增强值与组织凝固性坏死之间的量化关系。通过分析比较灰度变化与计划、实际损伤体积的数值关系,探讨最适灰阶增强值(能指导产生不小于计划损伤体积的完全性凝固性坏死,且损伤体积接近计划损伤体积),并深入研究计划与实际损伤体积的量化关系。临床治疗中,B超实时监控通常是监控靶区组织凝固性坏死的面积,因而本文探索实时监控声像图中靶区回声强度变化的面积与计划、实际损伤面积之间的相关性及量化指标,对临床治疗的实时监控提供参考。通过探索超声监控的准确性和可靠性,为建立客观、准确的实时监控、疗效评价数值化指标及标准奠定基础。 材料与方法 1. B超实时监控HIFU辐照肌肉组织最适灰阶增强值的实验研究根据前期实验结果,按不同灰度范围将25只南江黄羊分为五组(各组灰阶增强值分别为7-18,19-26,27-34,35-42,43-50)。以频率为0.8MHz,功率200W的HIFU对其腿部肌肉组织进行辐照损伤。在各组灰阶增强值指导下,计划损伤的体积均为1㎝×1㎝×1㎝,观察实际损伤出现的情况及实际损伤体积大小。探索能指导产生治疗区域完全性凝固性坏死,且实际坏死体积与计划损伤体积最接近的灰阶增强值。 2.最适灰阶增强值指导下计划损伤与实际损伤关系的实验研究: ⑴最适灰阶增强值指导下不同计划损伤体积与实际损伤体积的关系 将25只南江黄羊按不同的计划损伤体积分为1cm×1cm×1cm;1.5cm×1cm×1cm;2cm×1cm×1cm;3cm×1cm×1cm;2cm×2cm×1cm5组,进行HIFU辐照,治疗深度、方式、治疗头参数同第一部分,研究在灰度变化为“35-42”指导下,不同计划损伤体积与实际损伤体积的关系。 ⑵基于最适灰阶增强值的B超监控图像最大坏死面积与计划损伤面积、实际最大损伤面积的关系 将20只南江黄羊按不同的计划损伤体积分为1cm×1cm;1.5cm×1cm;2cm×1cm;3cm×1cm 4组,进行HIFU辐照,治疗深度、方式、治疗头参数同第一部分,研究在灰度变化为“35-42”指导下,研究B超监控声像图最大坏死面积与计划损伤面积、实际最大损伤面积之间的关系。结果1. HIFU辐照后辐照区产生明显的凝固性坏死,与周围正常组织分界清楚;随着靶区灰阶增强值的增加,损伤体积也逐渐增加,辐照的指导灰度值与坏死体积呈直线相关(r=0.8460);当灰阶增强值低于“35-42”时,各组有不完全坏死的样本出现(TNR1=65%, TNR2=85%, TNR3=95%);当灰阶增强值为“43-50”时,实际坏死体积远大于计划损伤体积;当灰度增强值为“35-42”时,所有样本出现完全性凝固性坏死(TNR4=100%),并发现实际坏死体积均不小于计划损伤体积,且与计划损伤体积接近而稳定,我们认为“35-42”是本实验中的最适灰阶增强值。 2.随着计划损伤的增加,实际坏死体积逐渐增加,在规定的5组计划损伤体积中,未发现坏死体积饱和现象;实际损伤体积大小与计划损伤体积大小二者成正相关,(r=0.98776);计划损伤体积约是实际损伤体积的1.31倍。 3.随着计划损伤体积的增大B超监测下的最大坏死面积也对应增大,两者成正相关(r=0.946); B超监测下最大损伤面积与实际最大损伤面积统计学上无显著性差异。 结论 B型超声实时监控和评价HIFU的治疗效果时,灰度变化“35-42”为HIFU致肌肉组织完全凝固性坏死的最适灰阶增强值。在此最适灰阶增强值指导下,肌肉实际损伤体积与计划损伤体积二者成正相关,前者为后者的1.31倍左右。基于最适灰阶增强值的B超图像上最大坏死面积与实际损伤最大面积有良好的相关性,统计分析两者无显著性差异。在HIFU的临床应用中,可利用基于最适灰阶增强值的超声图像来监控和评价HIFU的疗效。


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