微泡增强的超声空化效应阻断正常脾脏血流的研究

发布时间：2020-04-03 11:47

【摘要】：背景脾脏是人体内最大的免疫器官,拥有多种免疫活性细胞因子,有着重要的抗感染、抗肿瘤功能,同时又是机体储血、滤血、造血和毁血的器官;研究还发现脾脏与机体内分泌关系密切;对肝脏、肠道的多种生理功能起着重要的调节作用。传统治疗脾亢的方法有脾切除、脾动脉部分栓塞术(PSE)和脾脏射频消融术(RFA)。脾切除不仅容易导致免疫力下降,增加感染的发生几率,而且还可能增加血浆的粘滞度,提高血栓栓塞的发生率;脾动脉部分栓塞术和脾脏射频消融有诱发出血的危险,而且伴有剧烈疼痛、发热等反应。超声空化效应是超声热效应之外的另一种主要的物理效应;是指液体中微气泡在超声作用下产生震荡、膨胀、收缩以及内爆等一系列动力学过程,伴随瞬态高温、高压、冲击波、放电和微射流等多种能量释放行为。微泡可以降低超声空化的阈值,用低能量的超声激发情况下,可以发生显著的空化效应,后者可以造成小血管管壁机械损伤、出血、血肿和血栓形成。研究目的已知微泡增强的超声空化可能产生显著的血管损伤效应。本研究采用自行研发的新型脉冲式超声治疗仪,联合静脉注射超声造影剂,对健康新西兰大白兔的脾脏进行血流阻断的治疗,视觉比较治疗前后靶区脾脏的灰度超声造影,定量分析实验前后脾实质的造影声学强度,了解其血供情况和血循环的状态;同时,病理切片检查探讨脾脏血流阻断初步的病理机制,对脾脏超声空化的生物学效应和潜在的治疗作用进行初步的研究。材料与方法一、实验动物和分组健康成年新西兰大白兔36只,雌雄不限,体质量1.7-2.5kg,由广东省医学实验动物中心提供。根据是否进行超声照射、有无微泡介导、有无凝血酶原参与将36只实验兔随机分成四组,A:单纯微泡组(Microbubbles,MB);B:单纯超声组(Ultrasound,US);C:超声微泡组(Ultrasound and Microbubbles,USMB);D:凝血酶原+超声微泡组(Prothrombin and Uultrasound and Microbubbles,PUSMB);每组9只。PUSMB组予缓慢静脉推注凝血酶原(20IU/kg)后立即采用脉冲式超声照射联合经静脉微泡注射;USMB组采用脉冲式超声照射联合经静脉微泡注射;US组用等量的生理盐水替代微泡,采用脉冲式超声照射;MB组经静脉推注微泡,超声治疗头假照。二、实验仪器与材料脉冲式聚焦超声治疗仪,由第三军医大学第二附属医院超声科提供,超声频率831KHZ,脉冲宽度100-1000微秒可调,峰值声压4.6Mpa,平均声强0.89W/cm2。 “脂氟显”脂膜微泡,第三军医大学第二附属医院超声科研制,其核心气体为全氟丙烷,外观呈乳白色凝乳状,平均粒径2μm,其中98%小于8μm,微泡浓度为4-9×109/ml。三、实验方法经耳缘静脉注射2%的戊巴比妥钠麻醉动物,剂量1.5ml/kg,同时建立耳缘静脉通道。麻醉后将兔仰卧固定于实验装置解剖台上,经手术暴露脾脏后轻轻牵出腹腔,以生理盐水纱布周围固定。PUSMB组予静脉缓慢推注20IU/kg凝血酶原后,立即经静脉缓慢推注微泡,剂量为0.1ml/kg的生理盐水稀释液,同时用超声治疗头垂直脾脏轻接触辐照5min;USMB组无凝血酶原注射,其余与PUSMB组相同;US组以超声治疗探头垂直辐照5min,用相同剂量的生理盐水替代微泡;MB组经静脉注射微泡同USMB组,同时超声治疗头假照脾脏5min。治疗前及治疗后0min、30min和60min四个时间点对脾脏进行诊断性的超声造影检查并记录二次谐波灰度超声造影动态影像。造影完成后,回放动态图像,启用声学密度的分析软件QLAB,分析脾脏实质感兴趣区域(ROI)辐照前及辐照后各个时间点时间强度曲线(TIC),计算达峰时间(t)及峰值强度(PI)。每组治疗后0min时随机选取其中的三只实验兔处死,治疗后60min后处死其余的实验兔,均获取脾脏辐照区及其周围组织,进行常规病理切片,HE染色,光镜下检查组织的病理学改变。四、超声造影分析使用PILLIPS公司IU22彩色多普勒超声诊断仪,9L高频线阵探头,频率5-9MHz,超声造影模式。造影时先使用二维显像方式显示脾脏纵切面,调整好放大的倍数、图像深度;然后选择最佳显示切面,切换到造影状态,打开双幅模式,显示屏上出现双幅实时图像,一幅为用来观察造影的图像,另一幅为实时的灰阶图像,用来监视从而保证始终处在同一切面图上;抽取“脂氟显”微泡悬液(0.02ml/kg),用生理盐水稀释成5ml后经耳缘静脉快速推注完毕(3-5s内),随即用2ml生理盐水冲注;注入造影剂同时启动超声诊断仪内置记时器实时不间断的观察脾脏切面的灌注及回声强度,记录各组在脉冲聚焦超声治疗前及治疗后0min、30min和60min靶区的二次谐波灰度超声造影动态影像;启用QLAB声学密度分析软件,选择正方形的取样框,大小约1.5×1.5mm,置于脾脏辐照区域(脾脏暴露部分的中央区域,ROI边缘位于上下包膜的中央),避开显影的大血管,由仪器自带程序自动绘制成-强度曲线(TIC),计算出达峰时间(t)及峰值强度(PI)。五、病理检查辐照后大体观察脾脏外观、辐照区域的损伤情况;取材辐照区域及周边未损伤组织,于福尔马林液固定,HE染色,光镜观察组织的病理学改变,包括血栓、微血栓、血管周围及组织细胞的改变。六、统计学处理各组数据均以均值±标准差( X±S)表示,同组治疗前后的数据比较采用配对t检验,不同组之间比较采用成组均数比较的t检验或t′检验,检验均以P 0.05具有统计学意义,所有数据均采用SPSS16.0软件进行。结果 36只实验兔全部完成实验过程。一、大体病理观察治疗前各组脾脏呈均匀的鲜红色。治疗后,凝血酶原联合超声微泡治疗组、超声微泡治疗组脾脏的辐照区域呈明显暗红色,未辐照区略变暗,辐照区与未辐照区有较清晰的边界;单纯超声组和单纯微泡组脾脏整体略变暗,辐照区域(假照区)与正常组织之间无明显分界。二、超声造影结果 (一)肉眼观察:治疗前可见造影剂迅速进入脾脏组织,脾脏整体呈均匀一致的增强,血流灌注良好,无充盈缺损,视觉分析无显著差异。治疗后0min,PUSMB组、USMB组可见造影剂缓慢地由脾动脉进入辐照区域,该区域增强延迟,增强程度降低,呈明显的低灌注区和负性显影区,与周边正常脾脏组织分界较清晰,结果重复性好;MB组和US组造影剂仍然迅速地进入辐照区域,呈均匀增强,灌注良好,与治疗前无差别。治疗后30min、60min,PUSMB组辐照区域增强仍延迟,灌注增强继续减低,缺损区增大;USMB组辐照区域灌注缺损缩小,灌注的强度有所恢复;MB组和US组则无明显变化。 (二)声学密度(AD)定量分析:治疗前,各组TIC曲线上升支陡直,治疗后PUSMB组、USMB组的TIC曲线上升支平缓,峰值强度(PI)值分别由治疗前的22.2±0.48、21.7±0.50降至治疗后0min的13.8±1.92、12.4±1.89。达峰时间(t)值分别由治疗前的8.2±0.54、7.9±0.64延长为治疗后0min的15.6±1.37、10.8±1.56。治疗后30min,60min观察,PUSMB组、USMB组的达峰时间与0min相近,PUSMB组PI值不断下降,USMB组PI值出现不同程度的上升。US组、MB组治疗前后各时间点TIC曲线未见明显改变,达峰时间及峰值强度无明显统计学差异。三、病理学检查 MB组:治疗后0min及治疗后60min均可见脾窦大小均匀,内见几个红细胞;脾索结构清楚,无明显出血、细胞变性、水肿和血栓形成。 US组:治疗后0min及治疗后60min均可见脾窦稍扩张,但大小尚均匀,脾索结构清楚,可见几个红细胞渗出,未见出血、细胞变性、水肿和血栓形成。 USMB组:治疗后0min,可见脾窦不同程度地扩张,内见较多红细胞渗出;脾索受压结构不清楚,血管周围组织细胞出现不同程度的水肿,小血管内可见血栓形成;治疗后60min,可见脾窦扩张程度稍减轻,仍有较多红细胞渗出,部分小血管内仍可见血栓形成;脾索受压情况稍缓解,结构隐约可见,血管周围组织细胞出现不同程度的水肿。 PUSMB组:治疗后0min,脾窦显著扩张、内见大量红细胞淤积,脾索受压,结构不明显,血管内皮细胞损伤,可见小血管内血栓形成;治疗后60min,脾窦仍然显著扩张,除部分血窦内可见微血栓形成外,稍大血管内也可见血栓形成;血管周围组织细胞出现不同程度的水肿。结论一、微泡增强的超声空化效应可阻断正常兔脾脏组织的血流,表现为灌注明显延迟、减少及出现缺损区,但随着时间的推移,血流灌注可出现不同程度的恢复,凝血酶原增强其阻断效果。二、微泡增强的超声空化效应阻断脾脏血流的主要机制可能是损伤小血管,造成血管淤血、血栓及小血肿,从而阻断了血液循环。凝血酶原加速并巩固血栓形成,增强了阻断效果。
【图文】：

鲜红色,脾脏,肉眼观察,凝血酶原

34附图图1 治疗前，肉眼观察脾脏呈均匀的鲜红色；图2 治疗后，单纯超声组辐照后脾脏呈较均匀的暗红色，，辐照区域与正常区域分界欠清；图3 治疗后，凝血酶原联合超声微泡治疗组辐照区域呈淤血暗红色，比周边正常组织颜色更暗，可见比较清晰的边界。

凝血酶原,微泡,正常区域,淤血

图2 治疗后，单纯超声组辐照后脾脏呈较均匀的暗红色，辐照区域与正常区域分界欠清；图3 治疗后，凝血酶原联合超声微泡治疗组辐照区域呈淤血暗红色，比周边正常组织颜色更暗，可见比较清晰的边界。
【学位授予单位】：广州医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R445.1

【参考文献】