微泡增强的超声空化效应对兔肌肉、肺和肾脏微血管的损伤作用

发布时间：2020-11-06 15:51

　　 研究背景 超声空化效应(acoustic cavitation)是超声的一种物理效应，主要表现为液体中存在的微小气泡（空化核）在声波作用下产生振荡、扩大、收缩至内爆等一系列动力学过程。在气泡内爆的瞬间,泡内聚集的能量迅速释放出来,致使在空化发生的微小空间内呈现出高温、高压、冲击波、微射流和发光等物理现象。超声造影剂微泡作为外源性空化核进入生物体后，使超声空化的声环境发生了显著的变化-增强空化强度并降低空化阈值。由于微泡仅限于血管腔内流动，所以造成的损伤也主要集中在血管壁。已知空化作用发生时会使局部血管内皮细胞通透性增加，甚至发生管壁破损出血。 超声空化治疗技术已经在肿瘤治疗、肝创伤止血和前列腺增生消融等疾病中显示出潜在的临床应用前景。针对超声空化可能对正常组织产生的副作用研究却仅限于心脏、小肠、肾脏等少数器官，损伤研究主要针对诊断级超声能量，尽管诊断超声峰值声压可以高达2-3MPa，但其工作占空比低于0.1%，故平均声强低于0.5W/cm2。治疗级超声激励的微泡空化比诊断级超声更强烈，其激励峰值声压可以达到3-5MPa，工作占空比超过1%，也明显比诊断超声高，故可能对正常组织产生更严重的副作用。因此，要发展超声空化治疗技术必须全面了解其生物学副作用。本研究拟采用正常兔肌肉、肺和肾脏作为空化治疗对象，希望了解其在超声空化治疗中可能产生的空化损伤。 研究目的： 1.了解微泡增强的超声空化效应对兔肌肉、肺微血管的损伤作用 2.了解微泡增强的超声空化效应对兔肾微血管的损伤作用 材料与方法 实验仪器与试剂： 1.CZ-960型脉冲式超声空化治疗仪，由本科室自行研制，中国绵阳索尼克电子有限责任公司制造提供，是一种小型数字化高声压、非聚焦式超声治疗装置，其超声脉冲的特点是：脉冲式、间歇式、低占空比、高声压发射，热效应微小。本实验室采用的治疗探头频率831KHz，峰值负压4.8MPa，平均声强(ISPTA)1.25W/cm2。该超声治疗仪以间歇式发射，即发射6s、间歇6s。新型数字化超声空化治疗仪(DCT-700型，深圳威尔德医疗电子有限公司生产)，治疗头截面为圆形，直径2.5cm2，为平面式换能器。超声发射频率1MHz，本实验采用脉冲重复频率100Hz，占空比1.5%，峰值负压采用3.4MPa档。 2.LOGIQ9型彩色多普勒超声诊断仪，配有9L高频线阵探头，频率5-9MHz，采用编码脉冲反向谐波技术进行低机械指数造影(MI=0.07)。仪器配有TIC时间-强度分析软件。西门子公司S2000型彩色多普勒超声诊断仪，配CPS超声造影成像模式，本实验采用9L4高频线阵探头，发射频率7-9MHz。 3.脂氟显脂质微泡，第三军医大学新桥医院超声科自行研制，外观呈乳白色凝乳状，核心气体为全氟丙烷，微泡浓度为(4～9)×109/mL，98%粒径＜8μm，平均2μm。 实验方法 1.微泡增强的超声空化效应对兔肌肉、肺微血管的损伤作用 将15只新西兰大白兔联合静脉注射微泡的同时予以CZ-960超声空化治疗仪辐照任意一侧腿部肌肉及右肺各5min，其中5只兔于治疗后即刻获取肌肉和肺进行病理检查，其余10只兔于治疗前、治疗后即刻、30min、60min和48h行兔腿部肌肉超声造影，视觉观察并测量各时间点造影峰值强度(PI)变化。48h造影后，再获取其中5只动物的肌肉和肺进行病理检查。 2.微泡增强的超声空化效应对兔肾微血管的损伤作用 将10只新西兰大白兔联合静脉注射脂质微泡0.06ml的同时予以DCT-700型超声空化治疗仪辐照开腹肾脏5min，其中2只兔子治疗后即刻获取肾脏组织行病理检查，其余8只兔子于治疗前、治疗后即刻、30min、60min、治疗后48h行肾脏超声造影，分析各时间点峰值强度(PI)变化。 结果 1.微泡增强的超声空化效应对兔肌肉、肺微血管的损伤作用 超声空化作用后，靶区兔肌肉和肺表面均产生点状或小片状出血。空化作用前后各时间点肌肉造影PI值无明显差异(p＞0.05)。光镜下可见经空化作用后即刻，肌束间有微小的局灶性出血、水肿，无坏死情况，肺间质可见弥漫的微小血管出血；空化作用48h后，肌束间出现微小灶性坏死，坏死灶面积约占视野总面积的1-2%。肺间质出现散在的微小出血灶。 2.微泡增强的超声空化效应对兔肾脏微血管的损伤作用 超声造影显示兔肾血流灌注在治疗后即刻有明显下降，PI值由治疗前(39.4±8.5)降为治疗后(26.7±5.5)(p＜0.05)；30-60min呈缓慢恢复，48h后血流灌注则显著增强PI值(42.0±9.6)。光镜下见肾小球囊及肾小管出血，小管上皮肿胀。 结论 1.微泡增强的超声空化在即刻空化治疗中可致肌肉和肺微小出血灶形成，肺损伤范围局限，对肌肉的整体血流灌注无明显影响。故超声空化治疗对肌肉和肺正常微血管的损伤效应不大。 2.微泡超声空化对兔肾局部血流有短暂的降低作用，对肾微血管有一定程度的损伤。
【学位单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：R445.1
【部分图文】：

超声造影结果造影结果：实验兔在治疗前均表现为肾实质均匀增强，血流灌注丰 1A)。治疗后即刻肾实质增强减弱，可见小片状充盈缺损(图 1B)，9.4±8.5)变为治疗即刻(26.7±5.5)(p＜0.05)(表 1)，治疗后 30min 造质血流开始恢复，60 min 肾脏实质血流灌注进一步恢复，较 30min)，48 h 后肾实质造影增强显著而且均匀无缺损，视觉血流灌注超过)，PI 值上升为(42.0±9.6)。因此，肾造影 PI 值的变化，表现为治疗、30-60min 的缓慢恢复到治疗 48h 后显著增强(图 2)。采用重复测差分析方法，治疗后即刻与治疗前以及治疗后 48h 相比，差异有显)，而治疗后 30 min、60 min 与治疗前比较的差异无统计学意义(p＞疗后 48h 比较差异无统计学意义(p＞0.05)(表 1)。

图 2 峰值强度(PI)表 1 治疗前后各时间点峰值强度(PI)比较治疗后时间点 治疗前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：与治疗前比较，* p＜0.05，与治疗后 48 h 比较，▲ p＜0.05。3.2.2 病理学检查肉眼可见超声辐照区域比周围未治疗的正常肾脏区域有明显局限的微血管破颜色较正常肾颜色加深，呈浅褐色，且界限清晰。48h 后观察肾脏辐照区域

24 A:肾小球周围可见环形出血灶(黑箭头所示)；B 肾小管内可见红细胞管型(黑箭头所管内出血可见红细胞堆积(黄箭头所示)；D 肾小管上皮肿胀(绿箭头所示)和肾间质弥血(黄箭头所示)
【参考文献】

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本文编号：2873336