【摘要】：腫瘤是現(xiàn)階段世界上一個主要的衛(wèi)生健康問題,根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在所有惡性腫瘤中,肝癌是65歲以下男性中最常見的惡性腫瘤。目前,化療、放療、手術(shù)切除以及這些方法的結(jié)合是臨床上癌癥治療的常用療法,然而每種方法都有一定的局限性,都不能完全滿足惡性腫瘤治療的需要。低溫手術(shù)是一種利用低溫來破壞異常組織的綠色物理治療方式。低溫手術(shù)的臨床監(jiān)測方法幾乎全部基于監(jiān)測手術(shù)過程中的冷凍區(qū)域。然而,對于通常的冷凍過程,有效的殺傷區(qū)域總是小于冷凍區(qū)域的尺寸。因此,低溫手術(shù)過程的結(jié)束只能由外科醫(yī)生根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)來判斷。這種主觀性很強(qiáng)的判斷方法是低溫手術(shù)治療效果差的主要原因之一。通常會造成惡性腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,影響最終的治療效果。與以往的優(yōu)化研究不同,本研究利用納米顆粒開發(fā)了一種新的方法,擴(kuò)大了低溫手術(shù)有效殺傷范圍到幾乎整個冰球,從而大大降低了使用常規(guī)臨床成像方法精確判斷低溫手術(shù)殺傷范圍的難度。為了驗(yàn)證這種方法的有效性,本研究在不同尺度上進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在組織尺度上,進(jìn)行了在瓊脂糖中嵌入活性肝癌細(xì)胞的模型的實(shí)驗(yàn);在細(xì)胞尺度上,利用低溫顯微鏡探索低溫手術(shù)過程中的殺傷機(jī)理。結(jié)果表明,本文中四氧化三鐵納米顆粒的引入顯著改善了低溫手術(shù)中的細(xì)胞殺傷效果,且殺傷范圍延伸至幾乎整個冰球。低溫顯微鏡平臺上的細(xì)胞尺度的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了這種現(xiàn)象潛在的作用機(jī)制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明四氧化三鐵納米顆粒的存在可以顯著地促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成和冷凍過程中的細(xì)胞脫水,提高了低溫手術(shù)對肝癌細(xì)胞的殺傷能力。另外,針對現(xiàn)階段低溫手術(shù)儀器設(shè)備研究的不足,本研究研制了一種兼容核磁共振成像的相變制冷低溫手術(shù)設(shè)備。該設(shè)備結(jié)合納米低溫手術(shù),可以在保證殺傷效果的同時減少對正常組織的殺傷,實(shí)現(xiàn)核磁共振成像引導(dǎo)下的精準(zhǔn)治療。對系統(tǒng)的測試實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)可以在核磁共振下成像而不帶來干擾判斷的偽影。此外,對腫瘤體模和離體豬肝的低溫手術(shù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以正常運(yùn)作并且提供穩(wěn)定高效的制冷性能。本文的研究從手術(shù)治療方案以及手術(shù)設(shè)備上為現(xiàn)階段低溫手術(shù)的部分問題提出了解決方案,有助于納米低溫手術(shù)結(jié)合核磁共振成像構(gòu)建診療一體化系統(tǒng),解決傳統(tǒng)低溫手術(shù)面臨的難題,促進(jìn)現(xiàn)代低溫手術(shù)的廣泛臨床應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R735.7;R318.52
【圖文】：

而過低的溫度同樣可以對惡性腫瘤細(xì)胞造成損傷，基于此原理的惡性腫瘤治逡逑療方式被稱為低溫手術(shù)或低溫消融。低溫手術(shù)是一種微創(chuàng)的物理治療方式，通過逡逑直接噴射冷凍劑或通過循環(huán)冷凍劑的低溫探針來冷凍殺傷腫瘤組織［２２－２４］。圖１．１逡逑展示了液氮冷凍探針示意圖以及低溫手術(shù)臨床實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)記錄圖片。逡逑液氮逡逑Ｉ邋｜１逡逑W桞逡逑｜｜邋ＩＱ逡逑圖１．１液氮冷凍探針示意圖以及一次典型的低溫手術(shù)［２５］逡逑２逡逑

ｍ和Ｃｈｅｎ進(jìn)一步地研宄了血管網(wǎng)絡(luò)和血管樹對低溫手術(shù)過用，探索了血管對于低溫手術(shù)效率的影響［５７－５９］。Ｙｕ等人在上探索了納米顆粒對于低溫消融效果的影響［６Ｇ］。Ｓｈｉｔｚｅｒ通擬得到的關(guān)于組織相變問題的結(jié)果［６１］。隨著影像技術(shù)的發(fā)也逐漸趨向真實(shí)化，Ｊｉｎ等人根據(jù)ＭＲＩ圖像重建了包括甲狀靜脈等的仿真三維模型，分析了該模型上低溫手術(shù)的溫度場，還有相當(dāng)一部分研宄人員致力于將數(shù)值模擬應(yīng)用在低溫手靜等人提出了一種新型的低溫手術(shù)實(shí)施方式一一納米低溫調(diào)控冰球形狀以及溫度場分布，同時結(jié)合體模實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了于超聲圖像和ＭＲＩ重建的前列腺的物理模型，對低溫手術(shù)，提出了低溫手術(shù)結(jié)合微波復(fù)溫的聯(lián)合治療方案［６７，６８］。逡逑看到，在低溫手術(shù)領(lǐng)域，數(shù)值模擬己經(jīng)成為了一種得到廣泛術(shù)前規(guī)劃、效果預(yù)測等方方面面發(fā)揮了獨(dú)特的作用。逡逑低溫手術(shù)過程中低溫殺傷機(jī)理逡逑低灥傷逡逑

低溫手術(shù)的基本原理就是使用低溫來殺傷腫瘤細(xì)胞。迄今為止，低溫手術(shù)過程中逡逑低溫造成損傷的機(jī)理并不完全清楚，但是有許多學(xué)者提出了多種低溫?fù)p傷理論。逡逑如圖１．２所示，低溫?fù)p傷包括直接細(xì)胞損傷和血管損傷等，這些損傷都是直接或逡逑間接的由細(xì)胞損傷引起的。針對低溫過程中的細(xì)胞損傷機(jī)理，Ｔｏｎｅｒ和Ｍａｚｕｒ提逡逑出了兩因素假說，他們認(rèn)為細(xì)胞損傷是由溶質(zhì)損傷和細(xì)胞內(nèi)冰晶損傷造成的［７Ｇ］。逡逑在低溫手術(shù)降溫過程中，細(xì)胞外的溶液中首先出現(xiàn)冰晶。如果此時降溫速率較慢，逡逑冰晶的形成使得細(xì)胞外的水分含量減少，造成了細(xì)胞外溶液化學(xué)勢的升高，使細(xì)逡逑胞內(nèi)外形成了化學(xué)勢差。勢差的存在導(dǎo)致水分通過細(xì)胞膜由細(xì)胞內(nèi)向外運(yùn)動。細(xì)逡逑胞內(nèi)部失水使得細(xì)胞內(nèi)部溶液濃度升高，這很容易造成蛋白質(zhì)損傷和細(xì)胞膜的不逡逑穩(wěn)定，即溶質(zhì)損傷（圖１．３過程Ａ）；如果采用較快的降溫速率（圖１．３過程Ｂ），逡逑細(xì)胞內(nèi)部的水分便沒有足夠的時間向外滲透，此時細(xì)胞內(nèi)部的水分會形成冰晶，逡逑稱為胞內(nèi)冰［７１

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753049