立体定向体部放疗（SBRT）治疗肝癌的实验研究

发布时间：2018-05-09 03:37

本文选题：SBRT + 低分割　；参考：《吉林大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着近年来计算机技术和医学影像技术的突飞猛进的发展以及三维适形及调强技术的临床应用,放射治疗技术也产生了质的飞跃,立体定向放疗技术也应运而生。由于立体定向放疗精确的物理剂量分布和靶体积外剂量的锐利下降,治疗者可在周围正常组织剂量不增加的情况下较大幅度地提高肿瘤剂量,从而达到更好的肿瘤控制与治疗效果。对于体部肿瘤的立体定向放射治疗,国内目前的治疗方案大都与国外采用的相对大剂量低分割的治疗趋势相差较大,单次剂量远小于人体器官能承受的剂量限值,其治疗效果也因此受到局限。本研究模拟临床治疗条件,采用光子立体定向体部治疗(SBRT)方案,分别观察X线加速器和伽马刀对肝癌原位移植瘤动物模型进行放疗,从而优化大剂量低分割SBRT治疗肝癌的方案,同时比较X线加速器、伽马刀治疗的差异及各自特点。目的探讨大剂量低分割条件下,分别使用X线加速器和伽马刀在不同单次剂量、累积剂量、分割方案条件下,不同设备及射线施行SBRT(伽马刀和加速器治疗)对于大鼠肝癌的治疗效果并对比各自特点与差异,为推广优化SBRT方案提供科学依据。方法(1)实验动物及分组:取6周龄健康雄性Wistar大鼠104只,体重120-180g。通过手术建立原位肝癌移植瘤,随机分为假照射组和5、7、9、12Gy(3次)治疗组,每组12-14只。(2)动物模型建立:(1)肝癌腹水制备:选取体重120-140 g未成年雄性Wistar大鼠,将2.5ml(约1×106个)大鼠w256细胞悬液注射入大鼠腹腔,注射后正常食水饲养,约6至7天可见大鼠腹部明显充盈隆起,注射器在大鼠侧下腹抽出腹水悬浊液,显微镜下计数并制成手术建立大鼠肿瘤模型所需浓度8×106个/ml细胞悬液。(2)肿瘤原位种植:6周龄健康雄性Wistar大鼠(体重160-180 g),经5%水合氯醛腹腔麻醉,取左上腹竖直切口约1-1.5 cm,切开后将大鼠肝脏左叶挤压推出切口,将w256细胞匀速缓慢注射入肝左叶,消毒棉签按压注射点防止细胞反流形成腹腔种植,关腹缝合,术后给予青霉素腹腔注射三天,术后约10天成瘤,采取腹部CT/核磁扫描结合外周血AFP(甲胎蛋白)检测的方式进行鉴定。(3):放疗计划与定位:(1)定位:大鼠麻醉后用自制的大鼠固定架固定大鼠,在CT下进行定位,在激光线辅助下做好体表位置标记(体表放置铅点),导出图像准备制定治疗计划。以门齿、正中线、两侧腋中线为体表标记进行复位。(2)计划系统:将CT扫描图像导入计划系统,逐层勾画靶区并调整等剂量线范围,尽量避免重要器官及中枢神经系统受到照射。采用X线加速器治疗时分为两个射野进行,单次照射剂量分为0、5、7、9 Gy,连续三天,累积剂量达到0、15、21、27Gy;采用伽马刀治疗时,单次照射剂量分为0、7、9、12 Gy,连续三天,累积剂量达到0、21、27、36Gy。(4)评价指标:包括治疗后的行为学(食水活动等)记录观察治疗后大鼠整体情况,通过测量肿瘤直径的大小观察治疗对肿瘤生长的抑制效果,通过对生存时间的分析观察治疗对大鼠生存时间的延长效果,通过病理(HE)染色观察辐射对组织的损伤情况,以及通过免疫组化染色观察肿瘤细胞发生自噬(MAPLC3B、Beclin1)和凋亡(Caspase3、AIF)的情况从而观察放射治疗对肿瘤细胞的杀伤效果并探究其相关机制。结果(1)大鼠的一般状态及行为学表现:各组大鼠模型大鼠均未发生腹腔转移形成腹水瘤,各组饮食饮水情况均正常,排便情况正常,未见腹泻等急性放射病症状发生。两种治疗组中的假照组大鼠以及加速器治疗组中5Gy剂量组大鼠的体重在治疗结束一周后与其他各组大鼠对比产生了较为明显的差异:其他各组大鼠体重均未发生明显变化,而上述三组大鼠的体重则发生了一定程度的下降,可能与肿瘤的发展进程相关。(2)SBRT对肿瘤生长的抑制作用:两种不同射线治疗时,随治疗剂量的增加,肿瘤体积均明显的减小。在加速器治疗组中7Gy和9Gy组肿瘤体积明显小于假照射组和5Gy组和假照组,单次剂量大于7Gy时对于肿瘤的生长及发展有较为明显抑制效果(p0.05)。伽马刀治疗组中,9Gy和12Gy组肿瘤体积明显小于假照射组和7Gy组和假照组,当单次剂量大于9Gy时,治疗对于肿瘤生长的抑制作用明显。(3)SBRT对荷瘤大鼠生存时间的延长:加速器治疗后,7Gy和9Gy治疗组大鼠生存时间较对照组有明显延长,伽马刀治疗后7Gy、9Gy和12Gy组大鼠生存时间较假照组均明显延长。当使用相同剂量治疗时(7Gy、9Gy),相对于加速器治疗组,伽马刀治疗组拥有更长的存活时间,当单次剂量为9Gy时,两种治疗方法的大鼠表现出显著的生存时间差异。(4)SBRT对肿瘤的杀伤作用明显:放疗作用后,由于射线对肿瘤细胞和组织的生物学效应和杀伤作用,治疗组肿瘤中心可见小片状坏死,随剂量增加,坏死灶体积及严重程度随剂量增加而增加(照射后大鼠的部分肝肿瘤组织出现了出血以及局部坏死等情况,以加速器9Gy治疗组、伽马刀9Gy和12Gy治疗组较为明显)。单次9Gy剂量治疗后第二周时,加速器治疗组中可见的液化坏死灶(或形成的空腔)要比伽马刀治疗组的为明显且分布区域更广。(5)SBRT促进肿瘤细胞发生自噬:细胞自噬过程包括多种信号通路,其中MAPLC3B和Beclin1常被用作观察与评价自噬发生水平的标志物。加速器和伽马刀治疗组中肿瘤细胞的MAPLC3B表达均随照射剂量提高而升高,(P0.05),在加速器治疗组中,当单次照射剂量由5Gy提升到7Gy时肿瘤细胞的自噬率有显著的提升。与加速器治疗的情况相似,在伽马刀治疗组中,照射剂量的升高也同样引起了肿瘤细胞自噬水平的提升(P0.05),其中7Gy到9Gy的剂量提升引起了较为明显的自噬率提升。加速器和伽马刀治疗组中肿瘤细胞的beclin1表达水平均随照射剂量提高而升高(P0.05),在加速器治疗组中,单次照射剂量从5Gy提高到7Gy时,肿瘤细胞的Beclin1表达显著升高(p0.05)。而在伽马刀治疗组中,从治疗后第一周开始,7Gy治疗组的细胞beclin1表达便显示出较为明显的提高(p0.05),随着剂量继续升高至9Gy,相应地,肿瘤细胞的阳性表达率也随之明显升高(p0.05)。对相同剂量的不同治疗方式组之间进行比较分析,当单次剂量为9Gy时,伽马刀治疗组肿瘤细胞的MAPLC3B的细胞表达阳性率明显高于X线加速器治疗组(p0.05)。(6)SBRT促进肿瘤细胞发生凋亡:细胞凋亡过程可由多种通路诱导发生,本研究分别选择Caspase以及另一种Caspase非依赖性基因--AIF作为观察细胞凋亡的标志物。加速器和伽马刀治疗组中肿瘤细胞Caspase3的表达水平均随照射剂量提高而升高,在加速器治疗组中,X射线的照射使各组肿瘤细胞Caspase3表达水平产生了显著的提高(P0.05),而各剂量组间对比分析并未发现显著的统计学差异;在伽马刀治疗组中,照射使各组细胞的Caspase3表达水平显著增高(P0.05)。当剂量从7Gy提升至9Gy时,在第2周时肿瘤细胞表现出了显著的Caspase3表达水平的提升(P0.05)。而当剂量继续由9Gy提升至12Gy时,主要的Caspase3表达率提升在照后第一周和第二周都得到了体现(P0.05)。放射治疗使肿瘤细胞中AIF的表达水平发生显著提高,在加速器治疗组中,治疗后第1周,当单次剂量从5Gy升至7Gy时,细胞中AIF的表达水平也随之显著提高(P0.05),而在第2周这种效应消失,当剂量继续从7Gy提升至9Gy时,AIF的阳性表达情况也并未发生具有统计学意义的改变。在伽马刀治疗组中,当剂量继续由9Gy提高至12Gy时,在照后第1周,AIF的阳性表达率即发生明显的升高(P0.05),而在第2周时这种变化消失,但细胞的阳性表达率显著高于7Gy组的同期肿瘤细胞(P0.05)。结论(1)在严格的临床操作、定位、计划、治疗等标准规程的条件下,大剂量低分割的SBRT对于抑制大鼠肝癌的生长和发展有显著效果。(2)大剂量低分割的SBRT对延长肝癌模型大鼠的生存时间,有显著的积极效果。(3)大剂量低分割的SBRT可以显著提升肿瘤细胞的自噬和凋亡水平,达到杀伤肿瘤细胞的效果。(4)在同等剂量条件下,相比于加速器,伽马刀SBRT对大鼠肝癌有着更好的局控率和生存率,其拥有更为显著的治疗效果。
[Abstract]:Objective To study the therapeutic effects of X - ray accelerator and gamma knife on liver cancer in rats . ( 2 ) Tumor in situ : 6 - week - old healthy male Wistar rats ( 160 - 180 g ) were anesthetized with 5 % water chloral cavity . The left upper abdomen was injected into the planning system . ( 4 ) The effect of radiotherapy on tumor growth was observed by observing the effect of radiotherapy on tumor growth by observing the effect of radiotherapy on tumor growth by observing the effect of radiotherapy on tumor growth . ( 4 ) The killing effect of SBRT on tumor was obvious : after radiotherapy , small lamellar necrosis was seen in the tumor center of the treatment group due to the biological effect and killing effect of radiation on tumor cells and tissues . In the treatment group , the expression levels of MAPLC3B and Beclin1 in tumor cells increased significantly ( P < 0.05 ) . ( 1 ) In the treatment group , the expression of Caspase - 3 in the tumor cells increased significantly ( P0.05 ) .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R735.7;R730.55

【参考文献】