研究背景 超聲空化效應(yīng)(acoustic cavitation)是超聲的一種物理效應(yīng)，主要表現(xiàn)為液體中存在的微小氣泡（空化核）在聲波作用下產(chǎn)生振蕩、擴(kuò)大、收縮至內(nèi)爆等一系列動(dòng)力學(xué)過程。在氣泡內(nèi)爆的瞬間,泡內(nèi)聚集的能量迅速釋放出來,致使在空化發(fā)生的微小空間內(nèi)呈現(xiàn)出高溫、高壓、沖擊波、微射流和發(fā)光等物理現(xiàn)象。超聲造影劑微泡作為外源性空化核進(jìn)入生物體后，使超聲空化的聲環(huán)境發(fā)生了顯著的變化-增強(qiáng)空化強(qiáng)度并降低空化閾值。由于微泡僅限于血管腔內(nèi)流動(dòng)，所以造成的損傷也主要集中在血管壁。已知空化作用發(fā)生時(shí)會(huì)使局部血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加，甚至發(fā)生管壁破損出血。 超聲空化治療技術(shù)已經(jīng)在腫瘤治療、肝創(chuàng)傷止血和前列腺增生消融等疾病中顯示出潛在的臨床應(yīng)用前景。針對(duì)超聲空化可能對(duì)正常組織產(chǎn)生的副作用研究卻僅限于心臟、小腸、腎臟等少數(shù)器官，損傷研究主要針對(duì)診斷級(jí)超聲能量，盡管診斷超聲峰值聲壓可以高達(dá)2-3MPa，但其工作占空比低于0.1%，故平均聲強(qiáng)低于0.5W/cm2。治療級(jí)超聲激勵(lì)的微泡空化比診斷級(jí)超聲更強(qiáng)烈，其激勵(lì)峰值聲壓可以達(dá)到3-5MPa，工作占空比超過1%，也明顯比診斷超聲高，故可能對(duì)正常組織產(chǎn)生更嚴(yán)重的副作用。因此，要發(fā)展超聲空化治療技術(shù)必須全面了解其生物學(xué)副作用。本研究擬采用正常兔肌肉、肺和腎臟作為空化治療對(duì)象，希望了解其在超聲空化治療中可能產(chǎn)生的空化損傷。 研究目的： 1.了解微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔肌肉、肺微血管的損傷作用 2.了解微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔腎微血管的損傷作用 材料與方法 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑： 1.CZ-960型脈沖式超聲空化治療儀，由本科室自行研制，中國(guó)綿陽索尼克電子有限責(zé)任公司制造提供，是一種小型數(shù)字化高聲壓、非聚焦式超聲治療裝置，其超聲脈沖的特點(diǎn)是：脈沖式、間歇式、低占空比、高聲壓發(fā)射，熱效應(yīng)微小。本實(shí)驗(yàn)室采用的治療探頭頻率831KHz，峰值負(fù)壓4.8MPa，平均聲強(qiáng)(ISPTA)1.25W/cm2。該超聲治療儀以間歇式發(fā)射，即發(fā)射6s、間歇6s。新型數(shù)字化超聲空化治療儀(DCT-700型，深圳威爾德醫(yī)療電子有限公司生產(chǎn))，治療頭截面為圓形，直徑2.5cm2，為平面式換能器。超聲發(fā)射頻率1MHz，本實(shí)驗(yàn)采用脈沖重復(fù)頻率100Hz，占空比1.5%，峰值負(fù)壓采用3.4MPa檔。 2.LOGIQ9型彩色多普勒超聲診斷儀，配有9L高頻線陣探頭，頻率5-9MHz，采用編碼脈沖反向諧波技術(shù)進(jìn)行低機(jī)械指數(shù)造影(MI=0.07)。儀器配有TIC時(shí)間-強(qiáng)度分析軟件。西門子公司S2000型彩色多普勒超聲診斷儀，配CPS超聲造影成像模式，本實(shí)驗(yàn)采用9L4高頻線陣探頭，發(fā)射頻率7-9MHz。 3.脂氟顯脂質(zhì)微泡，第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院超聲科自行研制，外觀呈乳白色凝乳狀，核心氣體為全氟丙烷，微泡濃度為(4～9)×109/mL，98%粒徑＜8μm，平均2μm。 實(shí)驗(yàn)方法 1.微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔肌肉、肺微血管的損傷作用 將15只新西蘭大白兔聯(lián)合靜脈注射微泡的同時(shí)予以CZ-960超聲空化治療儀輻照任意一側(cè)腿部肌肉及右肺各5min，其中5只兔于治療后即刻獲取肌肉和肺進(jìn)行病理檢查，其余10只兔于治療前、治療后即刻、30min、60min和48h行兔腿部肌肉超聲造影，視覺觀察并測(cè)量各時(shí)間點(diǎn)造影峰值強(qiáng)度(PI)變化。48h造影后，再獲取其中5只動(dòng)物的肌肉和肺進(jìn)行病理檢查。 2.微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔腎微血管的損傷作用 將10只新西蘭大白兔聯(lián)合靜脈注射脂質(zhì)微泡0.06ml的同時(shí)予以DCT-700型超聲空化治療儀輻照開腹腎臟5min，其中2只兔子治療后即刻獲取腎臟組織行病理檢查，其余8只兔子于治療前、治療后即刻、30min、60min、治療后48h行腎臟超聲造影，分析各時(shí)間點(diǎn)峰值強(qiáng)度(PI)變化。 結(jié)果 1.微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔肌肉、肺微血管的損傷作用 超聲空化作用后，靶區(qū)兔肌肉和肺表面均產(chǎn)生點(diǎn)狀或小片狀出血。空化作用前后各時(shí)間點(diǎn)肌肉造影PI值無明顯差異(p＞0.05)。光鏡下可見經(jīng)空化作用后即刻，肌束間有微小的局灶性出血、水腫，無壞死情況，肺間質(zhì)可見彌漫的微小血管出血；空化作用48h后，肌束間出現(xiàn)微小灶性壞死，壞死灶面積約占視野總面積的1-2%。肺間質(zhì)出現(xiàn)散在的微小出血灶。 2.微泡增強(qiáng)的超聲空化效應(yīng)對(duì)兔腎臟微血管的損傷作用 超聲造影顯示兔腎血流灌注在治療后即刻有明顯下降，PI值由治療前(39.4±8.5)降為治療后(26.7±5.5)(p＜0.05)；30-60min呈緩慢恢復(fù)，48h后血流灌注則顯著增強(qiáng)PI值(42.0±9.6)。光鏡下見腎小球囊及腎小管出血，小管上皮腫脹。 結(jié)論 1.微泡增強(qiáng)的超聲空化在即刻空化治療中可致肌肉和肺微小出血灶形成，肺損傷范圍局限，對(duì)肌肉的整體血流灌注無明顯影響。故超聲空化治療對(duì)肌肉和肺正常微血管的損傷效應(yīng)不大。 2.微泡超聲空化對(duì)兔腎局部血流有短暫的降低作用，對(duì)腎微血管有一定程度的損傷。
【學(xué)位單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：R445.1
【部分圖文】：

超聲造影結(jié)果造影結(jié)果：實(shí)驗(yàn)兔在治療前均表現(xiàn)為腎實(shí)質(zhì)均勻增強(qiáng)，血流灌注豐 1A)。治療后即刻腎實(shí)質(zhì)增強(qiáng)減弱，可見小片狀充盈缺損(圖 1B)，9.4±8.5)變?yōu)橹委熂纯?26.7±5.5)(p＜0.05)(表 1)，治療后 30min 造質(zhì)血流開始恢復(fù)，60 min 腎臟實(shí)質(zhì)血流灌注進(jìn)一步恢復(fù)，較 30min)，48 h 后腎實(shí)質(zhì)造影增強(qiáng)顯著而且均勻無缺損，視覺血流灌注超過)，PI 值上升為(42.0±9.6)。因此，腎造影 PI 值的變化，表現(xiàn)為治療、30-60min 的緩慢恢復(fù)到治療 48h 后顯著增強(qiáng)(圖 2)。采用重復(fù)測(cè)差分析方法，治療后即刻與治療前以及治療后 48h 相比，差異有顯)，而治療后 30 min、60 min 與治療前比較的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞療后 48h 比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)(表 1)。

圖 2 峰值強(qiáng)度(PI)表 1 治療前后各時(shí)間點(diǎn)峰值強(qiáng)度(PI)比較治療后時(shí)間點(diǎn) 治療前0 30 min 60 min 48 hPI 39.4±8.5 26.7±5.5*▲33.2±8.9▲39.6±7.8 42.0±9.6注：與治療前比較，* p＜0.05，與治療后 48 h 比較，▲ p＜0.05。3.2.2 病理學(xué)檢查肉眼可見超聲輻照區(qū)域比周圍未治療的正常腎臟區(qū)域有明顯局限的微血管破顏色較正常腎顏色加深，呈淺褐色，且界限清晰。48h 后觀察腎臟輻照區(qū)域

24 A:腎小球周圍可見環(huán)形出血灶(黑箭頭所示)；B 腎小管內(nèi)可見紅細(xì)胞管型(黑箭頭所管內(nèi)出血可見紅細(xì)胞堆積(黃箭頭所示)；D 腎小管上皮腫脹(綠箭頭所示)和腎間質(zhì)彌血(黃箭頭所示)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2873336