超聲引導(dǎo)下微波凝固離體豬腎的實驗研究

董彩虹 周寧明 曹偉田 徐彬

超聲引導(dǎo)下經(jīng)皮微波凝固治療（percutaneous microwave coagulation therapy, PMCT）具有操作簡便、安全性高、凝固壞死范圍穩(wěn)定、療效好、價格低等優(yōu)點, 目前在臨床上的應(yīng)用日漸增多, 特別對肝腫瘤的凝固治療, 但對腎組織的微波凝固治療技術(shù)尚不成熟。本文旨在研究超聲引導(dǎo)下微波凝固離體豬腎的凝固范圍與時間、功率的關(guān)系, 探索最佳作用時間、功率組合, 為進一步應(yīng)用于活體及臨床開展微波治療腎腫瘤、腎外傷等提供客觀的實驗依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 一般資料

市場訂購離體新鮮豬腎: 共113個, 質(zhì)量140 ～ 185 g,平均（164.7±17.4）g。共計進行225個微波凝固灶。

1.2 儀器

采用GE公司V730 Expert超聲診斷儀。微波儀采用南京康友微波能應(yīng)用研究所研制生產(chǎn)KY-2000型微波凝固治療儀, 發(fā)射微波頻率2 450 MHz, 功率5～100 W連續(xù)可調(diào)。微波針為該公司開發(fā)的水循環(huán)內(nèi)冷式硬質(zhì)微波針, 采用縫隙微波發(fā)射方式, 長度18 cm, 針頭長度11 mm, 外徑1.9 mm, 可直接穿刺深部組織。針前端7 cm外表面有特殊防粘涂層。

1.3 實驗方法

新鮮離體豬腎溫水浴至37℃后, 超聲實時引導(dǎo)下將水循環(huán)內(nèi)冷式微波針約呈45°角穿刺進入腎實質(zhì)內(nèi),以不同時間、功率組合對離體豬腎進行微波凝固。超聲觀察凝固過程, 凝固結(jié)束后, 沿針桿取最大斷面切開凝固灶, 觀察腎盂、腎盞損傷情況及凝固灶中央炭化情況, 測量凝固灶在腎實質(zhì)內(nèi)的最大長徑和寬徑。每個時間、功率組合凝固5次, 每個凝固灶由2位醫(yī)生分別測量, 取平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 凝固形態(tài)

凝固灶位于腎實質(zhì)內(nèi), 由于腎臟實質(zhì)厚度一定, 因此凝固灶形態(tài)呈橢球體, 一側(cè)以腎包膜為界呈弧形, 一側(cè)以腎盂腎盞膜為界呈不規(guī)則波浪形。凝固灶以針道為中心（圖1）, 往外依次可見⑴中心炭化區(qū): 位于針道周圍, 呈黑褐色細長條狀, 質(zhì)干硬; ⑵凝固區(qū): 呈土黃色; ⑶移行區(qū): 寬約2 mm, 呈暗紅色包膜樣; ⑷周圍正常腎區(qū): 位于凝固灶長軸兩端移行區(qū)外側(cè), 為正常紅色腎組織。

針道炭化區(qū)長度20～28 mm, 隨功率的增加而增加,時間對其無明顯影響。針道尖端部距凝固灶移行區(qū)約4～5 mm。功率大于70 W, 時間大于10 min后, 腎盂、腎盞膜及腎包膜嚴重攣縮。

2.2 凝固范圍

超聲可清晰顯示微波針的位置及微波凝固過程中聲像圖的變化, 呈中心向外彌散的強回聲區(qū), 強回聲區(qū)左右兩側(cè)的邊界顯示清晰, 橫徑隨作用時間的延長逐漸增大, 超聲可準確測量。而深部的邊界模糊不清, 前后徑難以測量(圖2)。

大體標本測量數(shù)據(jù)見表1、2。隨著作用時間、功率的不斷增大, 凝固灶最大長徑和寬徑與其分別呈高度線性相關(guān), 相關(guān)系數(shù)r在0.70～0.88之間。當功率一定時, 凝固灶最大長徑和寬徑隨作用時間增加而增加, 寬徑的增加幅度較長徑大; 60 W時, 作用15 min與3 min相比, 寬徑增加91.6%, 長徑增加55.2%。當作用時間一定時, 凝固灶長徑和寬徑隨功率的增加而增加, 增幅以40～60 W明顯; 功率超過60 W后, 增幅明顯減小。作用時間5 min, 50 W較40 W、60 W較50 W長徑增幅分別為13.5%、7.4%, 而70 W較60 W、80 W較70 W增幅分別為4.9%和2.1%。

3 討 論

圖1 沿針道長軸剖開凝固灶形態(tài)圖 箭頭所指為中央針道炭化區(qū) 圖2 凝固范圍超聲聲像圖 2A: 細箭頭所指示微波針針尖, 粗箭頭所指示微波縫隙處; 2B: 箭頭示開啟微波儀后, 能量自縫隙處發(fā)射, 在腎組織中產(chǎn)生高回聲區(qū); 2C: 圖示隨著微波作用時間的增加, 高回聲區(qū)范圍增大, 兩側(cè)邊界清晰, 深部邊界模糊

表1 不同時間、功率組合, 微波凝固離體豬腎凝固灶最大長徑(±s) (mm)

表1 不同時間、功率組合, 微波凝固離體豬腎凝固灶最大長徑(±s) (mm)

注: 由于作用時間、功率太大, 腎包膜及腎盂腎盞膜嚴重攣縮, 無法準確測量, 故在表中用“-”代替。r3是某一固定功率時, 凝固灶寬徑與時間的相關(guān)系數(shù); r4是某一固定作用時間, 凝固灶長徑與功率的相關(guān)系數(shù)。

功率（W）40 （r3=0.83） 50 （r3=0.78） 60 （r3=0.81） 70 （r3=0.78） 80 （r3=0.83）3（r4=0.76） 16.49±1.30 18.12±1.19 19.56±1.02 19.93±1.03 20.21±1.06 4（r4=0.78） 18.35±2.34 20.86±1.42 23.08±1.19 24.56±1.36 25.53±1.53 5（r4=0.80） 20.62±1.66 23.46±1.72 26.59±1.51 27.67±1.78 28.75±1.28 6（r4=0.78） 21.91±1.40 25.78±1.11 28.37±1.74 30.44±1.83 31.55±1.59 7（r4=0.83） 23.06±1.42 28.12±1.93 31.83±2.05 32.82±1.81 33.28±2.31 8（r4=0.83） 23.47±1.38 29.31±1.79 33.86±1.68 34.37±1.31 34.86±1.90 10（r4=0.82） 23.68±1.54 30.53±2.93 34.90±2.78 35.18±1.42 35.86±1.38 13（r4=0.80） 24.97±2.74 31.82±2.32 36.08±1.79 - -15（r4=0.82） 25.08±1.14 32.27±1.89 37.47±1.45 - -時間(min)

經(jīng)皮微波凝固治療具有升溫速度快、高溫熱場均勻及凝固區(qū)壞死徹底等優(yōu)點, 超聲實時引導(dǎo)定位準確安全, 特別是使用水循環(huán)內(nèi)冷式微波時, 使疼痛反應(yīng)、皮膚燙傷等并發(fā)癥得到顯著改善, 在肝臟腫瘤病變的消融治療中取得較為滿意的效果, 正在臨床上推廣應(yīng)用[1-2], 而該技術(shù)在腎腫瘤治療方面的應(yīng)用還處在探索階段[3-5]。由于腎臟在組織、解剖結(jié)構(gòu)方面與肝臟有所不同, 在腎組織中的凝固形態(tài)也有別于肝組織, 肝組織中凝固灶呈類球體[6]。本實驗觀察發(fā)現(xiàn), 由于腎實質(zhì)厚度一定, 因此凝固灶在腎臟中的形態(tài)呈扁橢球體, 凝固范圍主要在腎實質(zhì)冠狀面中增加。本研究在預(yù)實驗中做了兩種極端情況的進針, 平行于腎實質(zhì)和垂直于腎實質(zhì), 發(fā)現(xiàn)凝固形態(tài)都是扁橢球體, 最大斷面均位于腎實質(zhì)冠狀面中, 這有別于肝臟中凝固灶是以針道為長軸的類球體的情況。但結(jié)合腎實質(zhì)長軸進針及短軸進針兩種進針方向的凝固灶形態(tài), 觀察其與針道的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)微波針產(chǎn)生的熱場在空間上是沿針桿左右對稱的,如果不受腎實質(zhì)厚度的限制, 微波在腎實質(zhì)中的凝固形態(tài)亦應(yīng)為類球形。這提示如果在活體中對腎臟進行凝固治療, 熱量會傳導(dǎo)至腎外, 對腎周圍組織產(chǎn)生凝固損傷。文獻報道, 制造人工腹水可以減少腸道燒傷穿孔或術(shù)后嚴重粘連等并發(fā)癥[7]。本實驗中隨著功率的增加, 炭化區(qū)長度逐漸增加, 可達20～28 mm。如果進針深度小于炭化長度, 可能會引起進針部位腎包膜的灼傷, 特別是如腎外重要臟器或腸道的灼傷會產(chǎn)生嚴重的并發(fā)癥; 因此建議進針角度盡量平行于腎實質(zhì), 盡可能增加進針深度?？紤]到在活體中應(yīng)用的實際情況,超聲引導(dǎo)下微波針桿與腎實質(zhì)的夾角總是存在的, 無法平行置入腎實質(zhì), 因此本實驗統(tǒng)一將進針夾角調(diào)為45°, 比較其凝固范圍與時間、功率的關(guān)系。腎盂腎盞膜發(fā)生燒灼傷后會引起不同程度的尿漏[8]。微波形成的凝固灶針道尖端距凝固灶移行區(qū)約4～5 mm, 為避免燒傷腎集合系統(tǒng)建議針尖至少距腎集合系統(tǒng)5 mm。當功率超過70 W后, 中央炭化區(qū)寬度明顯增加, 時間大于10 min后腎盂、腎盞膜及腎包膜明顯攣縮?？紤]到臨床治療的安全性, 本研究認為60 W及以下功率在腎微波凝固治療中較為安全。

表2 不同時間、功率組合, 微波凝固離體豬腎凝固灶最大寬徑s) (mm)

表2 不同時間、功率組合, 微波凝固離體豬腎凝固灶最大寬徑s) (mm)

注: 由于作用時間、功率太大, 腎包膜及腎盂腎盞膜嚴重攣縮, 無法準確測量, 故在表中用“-”代替。r3是某一固定功率時, 凝固灶寬徑與時間的相關(guān)系數(shù); r4是某一固定作用時間, 凝固灶長徑與功率的相關(guān)系數(shù)。

功率（W）40（r3=0.83） 50（r3=0.78） 60（r3=0.81） 70（r3=0.78） 80（r3=0.83）3（r4=0.76） 16.49±1.30 18.12±1.19 19.56±1.02 19.93±1.03 20.21±1.06 4（r4=0.78） 18.35±2.34 20.86±1.42 23.08±1.19 24.56±1.36 25.53±1.53 5（r4=0.80） 20.62±1.66 23.46±1.72 26.59±1.51 27.67±1.78 28.75±1.28 6（r4=0.78） 21.91±1.40 25.78±1.11 28.37±1.74 30.44±1.83 31.55±1.59 7（r4=0.83） 23.06±1.42 28.12±1.93 31.83±2.05 32.82±1.81 33.28±2.31 8（r4=0.83） 23.47±1.38 29.31±1.79 33.86±1.68 34.37±1.31 34.86±1.90 10（r4=0.82） 23.68±1.54 30.53±2.93 34.90±2.78 35.18±1.42 35.86±1.38 13（r4=0.80） 24.97±2.74 31.82±2.32 36.08±1.79 - -15（r4=0.82） 25.08±1.14 32.27±1.89 37.47±1.45 - -時間(min)

通過本實驗, 本研究認為植入式微波凝固腎臟組織是可行的, 凝固灶最大長徑和寬徑與微波作用功率和作用時間近似線性相關(guān), 可根據(jù)凝固范圍的不同需要, 選擇不同的時間、功率組合, 為進一步在活體中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

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