高强度聚焦超声联合无水乙醇治疗子宫肌瘤的研究

发布时间：2018-02-12 12:15

本文关键词： 高强度聚焦超声增效剂无水乙醇子宫肌瘤　出处：《吉林大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：前言：子宫肌瘤是女性生殖系统最常见的良性肿瘤，对症状性子宫肌瘤应用高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound, HIFU）治疗研究越来越引起重视。高强度聚焦超声（HIFU）是一种近年来发展迅速的完全无侵入性治疗肿瘤方法，有效治疗良恶性肿瘤已得到了临床的广泛认可。但超声波在传播过程中会因组织的吸收、反射、散射而发生的能量衰减，导致高强度聚焦超声的辐照时间较长、治疗效率较低。为此，如何提高高强度聚焦超声的治疗效率，缩短治疗时间就成为了研究的热点。提高消融效应已成为当前高强度聚焦超声研究领域共同关注的热点课题，具有潜在的巨大研究和应用价值。相关研究表明，在高强度聚焦超声治疗过程中可以通过某种物质改变组织声学环境来达到增加靶区组织超声能量沉积的效果，这类物质统称为高强度聚焦超声增效剂。高强度聚焦超声增效剂可以通过三个方面来改变声环境，增加高强度聚焦超声的超声能量沉积，从而使高强度聚焦超声技术治疗肿瘤的效率提高，第一方面是：应用声阻抗较高的物质来增加其与生物组织的声阻抗差，从而增强热效应；第二方面是：应用有效的空化核降低超声的空化阈值，增强空化效应；第三方面是：改变生物组织内部的血液供应状态，减少靶区能量的丢失，从而增加靶组织的高强度聚焦超声能量沉积作用。本实验探讨无水乙醇能否作为高强度聚焦超声增效剂应用于高强度聚焦超声治疗，及高强度聚焦超声结合无水乙醇治疗子宫肌瘤的的安全性、有效性，以及高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤时，缩宫素对治疗效果的影响。目的：本实验通过向牛肝脏组织及离体子宫肌瘤中注射无水乙醇后行高强度聚焦超声辐照，分析其对牛肝脏组织及离体子宫肌瘤靶组织声像图灰度变化及损伤效果的影响，旨在为无水乙醇可以提高高强度聚焦超声(HIFU)消融效率提供有力的理论依据；探讨高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤的可行性、安全性和有效性，并与单纯高强度聚焦超声治疗相对照，比较两者之间的临床疗效和副作用；探讨高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤时，缩宫素对治疗效果的影响。材料与方法：实验研究： 1、选取屠宰后新鲜离体牛肝脏组织，浸泡在浓度为0.9%的生理盐水中，选择含血管和结缔组织较少的部分切成约40mm×40mm×40mm大小的方块，共40枚，并随机分为实验组和对照组，每组20枚。室温下，常规脱气(浸泡于脱气水中)30分钟后待用。实验组在超声引导下将21G经皮酒精疗法针向切好的牛肝脏组织中心方向刺入，注入无水乙醇2ml。30min后行高强度聚焦超声辐照，采用重庆海扶(高强度聚焦超声)技术有限公司生产的JC型聚焦超声肿瘤治疗系统，超声换能器频率0.8MHz，功率0-400W（以连续波形式输出），物理学焦域1.5mm×1.5mm×10mm，该系统以脱气水为介质。设定高强度聚焦超声辐照参数：采用点扫描，辐照深度（聚焦超声束入射方向上焦点到肿瘤表面的距离）20mm，单次辐照时间1s，间隔时间2s，重复次数5次，治疗探头功率200W，频率0.8MHz，焦距155mm。对照组以生理盐水代替无水乙醇，其他同实验组。观察两组肝脏标本辐照后靶区B超灰度变化及高强度聚焦超声在牛肝脏内形成的凝固性坏死的最长径，再将牛肝脏切片，室温下固定于10%福尔马林溶液24h，磷酸盐缓冲液（Phosphate buffer solution, PBS）洗涤，常规石蜡包埋，切片，苏木精-伊红（Hematoxylin-eosin, HE）染色。计算两组肝脏组织HE染色着色区的差异。 2、选取手术剥离6小时内的离体子宫肌瘤组织，浸泡于生理盐水中，选择肌瘤中无液化坏死的组织切成20mm×20mm×20mm的方块，共40块，随机分成实验组和对照组，每组20块，室温下常规脱气(浸泡于脱气水中)30分钟备用。实验组在超声引导下将21G经皮酒精疗法针向切好的肌瘤组织中心刺入，注入无水乙醇2ml。30分钟后行HIFU照射，辐照参数：点扫描，辐照深度10mm，单纯辐照时间1s，间隔2s，重复10次，治疗功率100W，频率0.8MHz。对照组以生理盐水替代无水乙醇，其他同实验组。观察两组肌瘤标本经高强度聚焦超声辐照1s、5s、10s后靶区B超出现灰度增强的例数及两组标本内形成的凝固性坏死区的最大径，将辐照后的肌瘤组织切片，室温下固定于10%福尔马林溶液24小时，磷酸盐缓冲液（Phosphate buffer solution，PBS）洗涤，常规石蜡包埋、切片、苏木精-伊红（Hematoxylin-eosin，HE）染色，观察两组标本HE染色的差异。临床研究： 3、选取我院超声科2011年12月至2012年3月收治入院的子宫肌瘤患者40例（52个肌瘤），年龄27~47岁，平均41.5±5.6岁，肌瘤直径40~121mm，平均62.2±17.0mm。入选标准：①育龄期妇女；②拒绝接受手术治疗，有强烈的保留子宫的愿望；③机载超声能清晰显示且治疗通道安全的肌瘤；④无沟通障碍；⑤对酒精不过敏的患者；排除标准：①孕妇及哺乳期妇女；②合并妇科其他疾病（如阴道炎、盆腔炎、宫颈癌等肿瘤）；③结缔组织病；④腹部接受过大剂量（≥45Gy）放疗者⑤半年内有脑梗塞、脑出血者；⑥合并严重的心、脑、肺、肾等系统疾病。随机分为高强度聚焦超声治疗组（H组）和高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组），每组20人。所有患者入院后行经腹彩色多普勒超声检查，按照肌瘤内部血流供应的丰富程度，进行半定量分级：0级：病灶内未见血流信号；1级：少量血流，可见1-2处点状血流信号；2级：中量血流，可见1条主要血管，其长度超过病灶的半径或见2~3条小血管；3级，丰富血流，，可见4条以上血管或血管相互连通；4级：周边血管呈网状包绕整个肌瘤，并有树枝状多个分支伸入肌瘤内，可见4条以上血管相互交织呈网状，或血管直径达3mm以上。所有患者入院后行盆腔平扫及增强MRI检查，磁共振设备为philips3.0TAchieva TX，腹部相控阵表面线圈，患者仰卧位，在床中心安放表面线圈，使身体正中矢状面与床中线一致，采集中心对准耻骨上缘。磁共振平扫横断位：T2加权SPAIR(脂肪抑制)序列，T1加权TSE序列，冠状位：T2加权SPAIR(脂肪抑制)序列，矢状位：T2加权SPIR(脂肪抑制)序列。磁共振动态增强扫描，使用欧乃影15ml，矢状位：连续五次，T1加权e-THRIVE序列，横断位：T1加权e-THRIVE序列。在T2加权相测量肌瘤的最大直径（mm）以及肌瘤最深面与第二尾椎之间的最短距离（mm）。确认结果无异常，于治疗前三天开始行饮食准备。治疗前一天晚间口服不产气的导泻药，治疗当日给予清洁灌肠、下腹部备皮，脱脂、脱气以及留置导尿管。根据患者体重，给与一定量的枸橼酸芬太尼和咪唑安定，使患者达到Ramsy评级的3-4级，既要达到让病人能忍受不愉快的治疗过程，保持足够的心肺功能，同时对语言和轻触摸刺激能做出合适的反应。镇静效果要求患者疼痛评分小于4分为佳，疼痛评分范围为0~10分，0分为无痛，10分为患者所能想象到的最严重的疼痛。治疗前15min静脉滴注缩宫素（上海禾丰制药有限公司，规格：1ml：10单位），调节滴速为30滴/min，剂量为0.12U/min，直至手术结束。高强度聚焦超声治疗组（H组）患者于JC型聚焦超声肿瘤治疗系统治疗床上取俯卧位，体表连接心电监护仪监测生命体征，静脉补液，膀胱灌入适量40℃生理盐水，定时观察尿量。机载超声扫查定位，以确保有安全通道，避免损伤肠道，然后制定治疗计划，功率设定为400W，采用点扫描方式，选择合适的区域进行治疗，以治疗区出现团块状灰度增加或明显的整体灰度增加为实时评价有效治疗的标准，来决定治疗结束的时机。高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）患者排空小便，于治疗床上取仰卧位，体表连接心电监护仪监测生命体征，给予维生素C3.0g+10%葡萄糖注射液500ml静脉滴注。治疗区常规消毒铺巾，超声选择穿刺点，0.5%盐酸利多卡因2ml局部浸润麻醉满意后，经腹或经阴道用21G经皮酒精疗法针插入肌瘤深面，根据无水乙醇在肌瘤内的弥散范围，注入（肌瘤长径×前后径×横径×0.5233）×1/12至1/20量的无水乙醇，最大量不超过30ml，拔针止血完成治疗。次日再行高强度聚焦超声治疗，具体过程同高强度聚焦超声治疗组（H组）。统计所有患者高强度聚焦超声治疗时间（s），治疗剂量（J）。高强度聚焦超声治疗结束后让患者自己根据治疗中的感受进行疼痛评分；依据国际介入放射治疗协会制定的SIR分类法，对治疗并发症进行评价，分为A-F级：A：无需治疗，无不良后果B：有简单的治疗，观察，无不良后果C：有必要的住院治疗，住院时间不长（㩳48h）D：有重要的治疗，护理等级增加，住院时间延长（㧐48h）E：永久性后遗症F：死亡；HIFU治疗后即刻行超声造影和第二天行盆腔增强MRI进行治疗效果评价，根据增强MRI计算无造影剂灌注区体积（肌瘤长径×前后径×横径×0.5233），并评价治疗是否显效：治疗后肌瘤坏死体占治疗前肌瘤体积百分比大于95%为显效。治疗后1月复查超声造影，统计肌瘤残存坏死体积及肌瘤吸收体积：一个月后肌瘤残存坏死体积/术后即可肌瘤坏死体积×100%。 4、选取自2012年6月至2013年8月我院经1年以上随访观察及盆腔平扫加增强MRI确诊的子宫肌瘤患者60例，均为单发病灶，年龄33-48岁，平均40.40±3.81岁，肌瘤平均体积109.78±49.29cm3；入选标准：①育龄期妇女；②拒绝接受手术治疗，有强烈的保留子宫的愿望；③机载超声能清晰显示且治疗通道安全的肌瘤；④无沟通障碍；⑤对酒精不过敏的患者；排除标准：①孕妇及哺乳期妇女；②合并妇科其他疾病（如阴道炎、盆腔炎、宫颈癌等肿瘤）；③结缔组织病；④腹部接受过大剂量（≥45Gy）放疗者⑤半年内有脑梗塞、脑出血者；⑥合并严重的心、脑、肺、肾等系统疾病。通过患者盆腔MRI测定肌瘤距尾骨距离，以评价病灶相对位置；通过经腹彩色多普勒超声检查，按照肌瘤内部血流供应的丰富程度，进行半定量分级，以评价病灶的血供丰富程度。入选患者随机分为应用缩宫素组及对照组，每组30名患者。超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗于高强度聚焦超声治疗前一天完成。采用GE LOGIO9彩色多普勒超声诊断仪腹部凸阵探头进行引导，局部浸润麻醉后，在超声引导下经腹或经阴道用21G穿刺活检针插入肌瘤内部深面，根据无水乙醇在肌瘤内的弥散范围，注入肌瘤体积×1/12至1/20量的无水乙醇，最大量不超过30mL，拔针止血完成治疗。高强度聚焦超声治疗前常规行备皮、清洁灌肠、导尿并留置尿管。应用缩宫素组治疗前15min静脉滴注缩宫素（上海禾丰制药有限公司，规格：1ml：10单位），调节滴速为30滴/min，剂量为0.12U/min；未用缩宫素组仅静脉滴注5%葡萄糖溶液。治疗均在镇静镇痛方式下进行，药物为芬太尼和咪达唑仑，根据患者质量计算药物用量。治疗在超声实时监控下进行，以点辐照方式采用分层治疗，辐照功率400W，根据病灶内超声灰度变化及患者耐受情况调整治疗区域、治疗强度及剂量。治疗过程中心电监护患者生命体征及记录相关不良反应。治疗中详细记录治疗总时间(min)、治疗剂量(J)、团块状灰度增强出现时间(s)；治疗前后均行盆腔平扫加增强核磁对比检查，测定肌瘤及非灌注区长径（D1）、左右径（D2）、前后径（D3），计算肌瘤及非灌注区体积（V），计算公式V=0.5233×D1×D2×D3；并测定体积消融率。结果： 1、无水乙醇增强高强度聚焦超声损伤牛肝脏组织效果，实验组（高强度聚焦超声+无水乙醇组）牛肝脏组织标本的靶区组织多数（13/20）立刻出现灰度增强的变化，对照组标本的靶区组织少数(6/20)立刻出现灰度增强的变化（P 0.05）。实验组辐照后消融区长度明显大于对照组（P 0.05）。HE染色后，大部分实验组（15/20）载玻片上可见坏死区染色较浅，而大部分对照组(16/20)载玻片可见均一染色,无染色差异。光镜观察见两组标本靶区细胞间隙增宽，细胞膜崩解，与非靶区分解清晰，实验组与对照组相比较，更为显著。这是由于实验组在高强度聚焦超声治疗前向牛肝脏组织内注射无水乙醇，在组织深面出现凝固性坏死区域，形成“损伤-损伤干涉效应”，使消融坏死的团块状高回声扩散的更快，坏死的程度更彻底。同时无水乙醇的参与可以降低发生空化效应的阈值功率，促进组织内温度升高，从而达到提高消融效率的目的。因此HIFU结合超声引导下注射无水乙醇的方式可以使靶区组织消融范围更加彻底，即刻疗效更确切。这说明无水乙醇在牛肝脏组织HIFU损伤中起到了增效剂的作用。 2、无水乙醇增强高强度聚焦超声损伤离体子宫肌瘤效果，高强度聚焦超声辐照1秒、5秒、10秒后，两组标本靶区组织出现灰度增强的变化的例数：实验组分别为（3/20，15/20，20/20）例；对照组分别为（0/20，6/20，11/20）例。HIFU辐照后测量标本坏死区最大长径实验组明显高于对照组：实验组为10.65±2.48（mm）；对照组为8.93±2.97（mm）（P 0.05）。光镜观察见两组标本靶区细胞间隙增宽，细胞膜崩解，与非靶区分解清晰，实验组与对照组相比较，更为显著。这说明，在人离体子宫肌瘤的高强度聚焦超声损伤中，无水乙醇亦起到了积极的促进作用，在相同的时间点，无水乙醇使离体子宫肌瘤的损伤例数增加，损伤程度加重，是一种高强度聚焦超声治疗子宫肌瘤有效地增效剂。 3、高强度聚焦超声（HIFU）结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤。高强度聚焦超声治疗组子宫肌瘤血流分级为1级的1例，为2级的18例，为3级的0例，为4级的1例；高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组子宫肌瘤血流分级为1级的2例，为2级的17例，为3级的0例，为4级的1例。两组患者年龄、肌瘤平均体积、血流分级、肌瘤距尾骨的距离比较，差异无统计学意义（P0.05），说明影响两组之间治疗条件是一致的，可以认为两组之间可以进行比较。高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）患者治疗时间（2478.20±991.00）S和治疗剂量（991280±396402）J明显少于高强度聚焦超声治疗组（H组）患者(1714.25±666.55)S,(685700±266621)J，（P 0.05）；高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）患者治疗后肌瘤坏死体占治疗前肌瘤体积百分比为：（99.13±1.41）%；高强度聚焦超声治疗组（H组）患者治疗后肌瘤坏死体占治疗前肌瘤体积百分比为：（92.86±2.25）%；本研究以治疗前后体积比≥95%为显效，统计其治疗显效率，高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）治疗的显效率明显高于高强度聚焦超声治疗组（H组）（P 0.05）。超声造影和盆腔增强MRI显示两组患者肌瘤治疗前均有造影剂充填，治疗后其内均可见无造影剂充填区（肌瘤坏死区），但高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）患者肌瘤边界较高强度聚焦超声治疗组（H组）患者更为清晰、锐利。说明对于相同条件的患者，高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗的方式可以花更少的时间，有更高的效率，达到治疗目的，并且疗效更确切。这也证明了在高强度聚焦超声治疗前向瘤体内注射无水乙醇，可以增强高强度聚焦超声治疗的效果，无水乙醇可以作为一种高强度聚焦超声治疗子宫肌瘤的增效剂。高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）患者疼痛评分（4.80±1.54）明显低于高强度聚焦超声治疗组（H组）患者（3.55±1.64）（P 0.05）。82.5%（33/40）的患者出现不同程度的副反应。H组18人，H+A组15人，全部属于介入放射协会的SIR A-B级一般不良反应，无SIR C-D级重要不良反应和SIR E-F级严重不良反应，两组副反应的差异有统计学意义（P0.05），高强度聚焦超声+无水乙醇治疗组（H+A组）的副反应发生率低于H组。说明高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗的方式较之单纯的高强度聚焦超声治疗，有效减少了治疗中患者的不适及治疗后出现的副反应。这是由于在超声引导下向子宫肌瘤深面注射无水乙醇，在肌瘤深面出现强回声的凝固性坏死区域，该区域对于超声波来说为强反射界面，可以有效的阻挡声波传向更深层面，减少肌瘤后方组织（例如骶骨）接受的声波照射量，从而减轻了治疗中患者的疼痛感，而且H+A组的治疗时间和治疗剂量都明显减少，并且有效的保护了肌瘤周围正常的组织脏器，这也使其疼痛感和副反应都会低于H组。因此HIFU结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗的方式较之单纯的HIFU治疗，有效减少了治疗中患者的不适及治疗后出现的副反应，患者对治疗的配合度和接受度普遍提高，这也有助于该方式今后的推广和应用。由此可见，利用高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤，达到最大限度地杀伤肿瘤细胞却不伤及正常细胞的效果，缩短治疗时间，降低术后副作用，可为高强度聚焦超声治疗在临床的进一步推广提供有力的技术支持。两组患者治疗后即刻坏死体积及治疗后1月肌瘤残留体积和吸收体积的比较：H+A组与H组患者差异均无统计学意义（P0.05）。表明肌瘤吸收可能与患者个人体质有关，而与肌瘤坏死的原因无关，而且我们随访的时间较短，无法判断两组的远期疗效，仍需我们进一步观察。 4、缩宫素在高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤中，应用缩宫素组肌瘤体积消融率(92.38±2.07)%，团块状灰度出现时间(150.70±57.51)s，治疗总能量（556835.0±202583）J，治疗总时间（116.70±28.61）min；对照组肌瘤体积消融率(92.81±2.53)%，团块状灰度出现时间（165.77±77.13）s；治疗总能量（512610.0±158004）J，治疗总时间（107.40±23.22）min，组间比较差异无统计学意义（P0.05）。表明缩宫素在高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤中没有起到增效的作用，这是由于缩宫素借以发挥作用的模式：子宫平滑肌收缩→压迫供血血管收缩→改善声环境、提高高强度聚焦超声治疗效率；而由于无水乙醇的作用，子宫肌瘤内平滑肌纤维已经发生凝固性坏死，缩宫素受体难以发生作用，上述缩宫素作用模式无效化。因此在高强度聚焦超声与瘤内无水乙醇注射联合治疗子宫肌瘤的过程中，缩宫素并不能进一步提高治疗效率，无明确的应用价值。结论：无水乙醇能增强了高强度聚焦超声辐照离体牛肝和离体子宫肌瘤的消融效果，是一种有效的高强度聚焦超声消融增效剂，高强度聚焦超声（HIFU）结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤较单纯的高强度聚焦超声治疗，所需治疗时间和治疗剂量更少，患者治疗中疼痛明显减轻，治疗效果更确切。此项技术是一种可行、安全、有效的治疗方式。在高强度聚焦超声（HIFU）与瘤内无水乙醇注射联合治疗子宫肌瘤的过程中，缩宫素并不能进一步提高治疗效率，无明确的应用价值。创新点： 1.本研究应用高强度聚焦超声（HIFU）结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤与单纯的高强度聚焦超声治疗子宫肌瘤比较，证实无水乙醇可以使治疗时间和治疗剂量减小，患者治疗中疼痛明显减轻，治疗后副反应明显减少，且治疗效果更加确切。为高强度聚焦超声治疗在临床的进一步推广提供有力的技术支持。高强度聚焦超声结合超声引导下瘤内无水乙醇注射治疗子宫肌瘤既综合了两种方法的优势，又弥补了相互的缺点，为提高和改善子宫肿瘤治疗效果提供一个新思路。目前国内外没有类似报道，这是本文的主要创新点。 2．高强度聚焦超声（HIFU）治疗子宫肌瘤的临床实践中，静脉注射缩宫素及瘤内无水乙醇注射，是提高高强度聚焦超声治疗效率的两种不同方式，通过对二者各自作用机制的探讨，结合本研究中两组患者治疗效果的最终统计结果，在高强度聚焦超声结合瘤内无水乙醇注射联合治疗子宫肌瘤过程中，缩宫素未能进一步提高治疗效率，无明确的应用价值。目前国内外没有类似研究，这也是本文的一个创新点。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R737.33

【参考文献】