肝静脉旁微波凝固可行性的实验研究.pdf

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1、东南大学 硕士学位论文 肝静脉旁微波凝固可行性的实验研究 姓名：王剑翔 申请学位级别：硕士 专业：影像医学与核医学 指导教师：张炽敏 20050530 中义摘要 中文摘要 肝静脉旁微波凝固可行性的实验研究 研究生：王剑翔 ( 东南大学 导师：张炽敏 临床医学院) 目的：建立离体猪肝肝静脉循环模型。通过对离体猪肝肝静脉循环模型和实验家兔肝静脉旁 微波凝固，观察凝固后肝静脉血流动力学、肝静脉标本大体观和光镜下病理改变，探讨肝静 脉旁微波凝固的可行性，为临床肝静脉旁肿瘤的微波凝固提供理论依据，增加微波凝固的适 应症。 材料和方法：1 、新鲜离体猪肝共4 0 块。6 0 W 、5 m i n 微波凝固

2、，旁开电极插入测温针，观察 离体猪肝微波凝固灶大小和微波热场分布。离体猪肝肝静脉两端插入导管，导管外接蠕动泵， 蠕动泵水源置于3 7 恒温箱，启动蠕动泵，水流经过肝静脉，离体猪肝形成肝静脉循环模型。 肝静脉循环模型静脉旁微波凝固，将不通水肝静脉组设为对照组，超声引导下进微波天线至 肝静脉旁并保持一定央角，6 0 W 、5 m i n 肝静脉旁微波凝固。凝固后切丌标本对比观察通水组 和不通水组凝固灶和肝静脉情况。2 、实验兔2 3 只( 实验组1 5 只，对照组8 只) 。3 5 W 、3 m i n 兔肝微波凝固，旁丌电极插入测温针，观察活体兔肝微波凝固灶大小及微波热场分布。实验 组术前超声记

3、录肝静脉内径和肝静脉血流参数。超声引导下肝静脉旁微波凝固，术中超声监 视凝固灶变化和肝静脉血流情况。术后0 周、l 周、4 周时超声重复记录肝静脉内径和肝静脉 血流参数。术前、术中、术后肝静脉内径和血流参数比较并作统计学处理。术后0 周、l 周、 4 周时分别处死5 只实验兔，取出月f 脏，凝固标本大体观并送病理检查。对照组在O 周、1 周、 4 周时超声记录肝静脉内径和肝静脉血流参数。对照组和l 实验组同期肝静脉内径和血流参数 相比较并做统计学处理。统计学采用t 检验，P 5 锄其完全 毁损率为1 2 ( 1 8 ) 。 1 5 31 9 8 5 年日本学者H a s l l i m o t

4、 o 等首先报道应用低功率N d ：Y A G 激光治疗原发和继发性肝 癌。P a c e l l a l 2 0 J 报道超声引导应用N d ：Y A G 激光治疗3 0 例直径O 8 c m 3 O c m 和直径3 5 c m 9 6 c m 的肝细胞癌，结果显示小肝癌组l o o ( 1 5 1 5 例) 肝癌完全坏死，无局部复发，3 年累计 生存率分别为9 2 、6 8 、4 0 ；大肝癌治疗后CT 显示肝癌缩小或稳定，1 年、2 年、3 年 局部复发率为7 。激光作为局部热疗的一种，应用于恶性肿瘤的治疗已多年，但对于激光作 用的功率、时间、温度及其与肿瘤坏死程度和空间范围的相关性尚

5、无确切定论。目前此方法 学者们普遍认为价格昂贵、治疗费时、凝固坏死区相对小、易受血流影响而使能量降低，临 床应用受限【2 1 1 。 1 5 4W a n gSM 【2 2 J 等经皮氩氦刀治疗不可切除肝肿瘤，2 、3 、5 c m 的针头可对应产生2 5 c m 4 5 c m ，3 5 c m 6 c m ，6 c m 7c m 冰球，治疗后C T 证实 3 c m 肝肿瘤 9 0 毁损。周信达等治疗了1 1 3 例肝癌，其l 、3 、5 年生存率分别为6 5 3 、3 4 9 和2 2 O 。 分析文献资料，目前直径 0 0 5 。0 周时肝静脉血流流速变化于术前对比无统计学意义。 凝固

6、标本大体观( 图1 8 、1 9 ) ：将1 5 号实验兔处死取出肝脏，肉眼观肝静脉管腔无狭 窄，管腔内未见血栓，肝静脉内膜光整，透明，透过肝静脉内膜可见黄色凝固灶。凝固灶近 球形，中心呈黑褐色炭化带，凝固坏死区致密黄色，充血反应区淡紫色薄带，充血反应区边 界模糊。 图1 8 ：兔肝静脉旁微波凝固0 周时标本 肉眼观 日肝静脉内膜面 图19 ：兔肝静脉旁微波凝固0 周时标本 肉眼观 日肝静脉_ 凝固灶 病理标本光镜所见( 图2 0 、2 1 ) ：微波凝固后肝细胞浊肿变性，凝固区血管周围肝窦扩 1 6 东南大学硕士学位论文 张，红细胞淤积，部分汇管区血管壁变性，结构破坏，管腔内细胞凝集。充血反

7、应带呈炎性 改变。肝静脉侧依次为凝固区，充血反应区，肝静脉壁结构淡染。 图2 0 ：兔肝静脉旁微波凝固0 周时H E 染 色光镜( 1 区标本) - 肝静脉内膜面 a ：凝固区；b ：充血反应区 图2 1 ：兔肝静脉旁微波凝固。周时H E 染色 光镜( 2 区标本) _ 肝静脉内膜面 a ：凝固区；b ：充血反应区；c ：正常肝组织 2 3 2 一刷时 实验兔术后1 2 小时渐苏醒，少量进食，活动少。3 天以后进食，活动逐渐恢复同术前。 实验兔术后一般情况良好。 凝固灶及肝静脉声像图( 图2 2 、2 3 ) ：1 0 只实验兔肝静脉旁微波凝固l 周时凝固灶界限 清晰，近球形，中心见条状强回声

8、，宽约2 m m 3 m m ，凝固坏步匕区为凝固灶主要回声区，较 周边正常肝组织回声略低，内回声均匀，凝固坏死区外缘围绕条状强回声，宽2 m m 3 m m ， 边界清晰，为充皿反应区的纤维化转归。肝内门脉、胆道系统未见异常改变。 肝内三支主肝静脉，走形自然。不同断面可显示一支主肝静脉位于凝固灶旁或穿行于凝 固灶中。肝静脉管壁回声薄，内壁光滑，管腔内无回声。c D F I 显示管腔内蓝色血流信号，末 见狭窄及充盈缺损。三支肝静脉共同汇入到近膈肌第二肝门的下腔静脉。 图2 2 ：兔肝静脉旁微波凝固1 周时凝固 灶声像图 - 凝固灶日肝静脉 图2 3 ：兔肝静脉旁微波凝固1 周时肝静 脉C D

9、F I _ 凝固灶日肝静脉 肝静脉P w 取样显示盯静脉频谱仍为三相波形，短暂反向血流，2 个反向波1 个正向波。 微波凝固后1 周时肝静脉内径、流速见表5 。 结果 1 周时肝静脉内径同术前比较，经t 捡验 时肝静脉内径变化于术前对比无统计学意义。 1 周时肝静脉流速同术前比较，经t 检验 时肝静脉流速变化于术前对比无统计学意义。 得t = 0 0 3 5 2 ，由t = o 0 3 5 2 0 1o 。1 周 得t = 0 3 2 5 2 ，由t = 0 3 2 5 2 0 10 。l 周 凝固标本大体观( 图2 4 、2 5 ) ：将6 1 0 号实验兔处死取出肝脏，肉眼观察肝静脉内膜光

10、 整，透明，管腔无狭窄，管腔内末见血栓。肝静脉下方紧邻凝固灶，透过透明的肝静脉可见 下方灰黄色凝固灶。凝固灶近球形，中心呈黑褐色炭化带，凝固坏死区致密黄色，充血反应 区不再为模糊的淡紫色薄带，而转变为白色条状纤维化带，凝固灶边界清楚。 图2 4 ：兔肝静脉旁微波凝固1 周时标本 肉眼观 日肝静脉内膜面 图25 ：兔肝静脉旁微波凝固1 周时标本 肉眼观 日肝静脉- 凝固灶 凝固标本光镜所见( 图2 6 、2 7 ) ：1 周时凝固坏死区表现为细胞及汇管区各管道及细胞结 构消失，呈均匀一致的红染区域，为凝固性坏死。充血反应炎性区转变为纤维化组织。肝静 脉旁出现两种情况：2 例标本表现为肝静脉结构完

11、整，肝静脉下残留数层未完全凝固肝组织， 然后依次为纤维化组织移行区，凝固坏死区( 图2 6 ) ；3 例标本显示为肝静脉壁弹力纤维和少 量平滑肌染色变淡、疏松，然后依次为纤维化组织移行区，凝固坏死区。 兔肝微波凝固标本1 周时凝固灶中心区、凝固坏死区、充血反应区声像图表现和病理结 果对照见表6 。 表6 ：兔肝微波凝固灶1 周时声像图与病理结果对照 东南大学硕士学位论文 图2 6 ：兔肝静脉旁微波凝固1 周时H E 染色 光镜( 1 区标本) - 肝静脉内膜面 a ：凝固区；b ：纤维化带( 充血反应区转归) 图2 7 ：兔肝静脉旁微波凝固l 周时H E 染色 光镜( 2 区标本) _ 肝静脉

12、内膜面 a ：凝固区；b ：纤维化带( 充血反应区转归) ； c ：正常肝组织 2 3 3 四周时 4 周时各实验兔进食、活动正常，同术前。实验兔一般状况良好。 凝固灶及肝静脉声像图( 图2 8 、2 9 ) ：5 只实验兔凝固4 周时凝固灶界限显得更为清晰， 凝固灶近球形。中心区回声增强，但界限已不太清晰，凝固坏死区回声较l 周时有所增强， 回声欠均匀，外缘纤维化带强回声清晰可见( 充血反应区转归) ，宽2 咖3 蚴。凝固区的肝 静脉侧也能见到明显的纤维化强回声带。 肝静脉走形自然，不同断面可显示主肝静脉紧邻凝固灶旁或穿行于凝固灶中。肝静脉管 壁回声薄，内壁光滑，管腔内无回声，肝静脉旁强回声

13、纤维化带似肝静脉管壁增厚。C D F I 显示肝静脉内蓝色血流信号，未见狭窄及充盈缺损。三支肝静脉共同汇入到近膈肌第二肝门 的下腔静脉。肝内门脉和胆道系统未见异常改变。 图2 8 ：兔肝静脉旁微波凝固4 周时凝固 灶声像图 _ 凝固灶日肝静脉 图2 9 ：兔肝静脉旁微波凝固4 周时肝静 脉c D F I - 凝固灶日肝静脉 肝静脉P W 取样显示肝静脉频谱为三相波形，短暂反向血流2 个反向波1 个正向波。 微波凝固后4 周时肝静脉内径、流速见表7 。 1 9 结果 表7 ：兔肝静脉旁微波凝固后4 周时肝静脉内径及血流速度 ( D ：肝静脉内径，V m a x ：肝静脉最大血流速度) 4 周时肝

14、静脉内径同术前比较，经t 检验， 时肝静脉内径变化于术前对比无统计学意义。 4 周时肝静脉流速同术前比较，经t 检验， 时肝静脉流速变化于术前对比无统计学意义。 得t = o 4 4 2 3 ，由t = o 4 4 2 3 0 1 0 。4 周 得t = 1 2 2 8 1 ，由t = 1 2 2 8 l ( t0 【o ，2 = 1 73 4 1 ，得P O 1 0 。4 周 凝固标本大体观( 图3 0 、3 1 ) ：将实验兔处死取出肝脏，沿肝静脉剖开，肉眼观察肝静 脉内未见血栓，管腔无狭窄，肝静脉内膜面光整，透明。透过肝静脉可见下方灰黄色凝固灶。 凝固灶近球形，由中心向外依次为黑褐色炭化

15、带，凝固坏死区致密黄色，白色的纤维化带( 充 血反应区转归) 。纤维化带致密，边界清楚，切开标本时，球形凝固灶与周边组织可自行剥离 脱落。 图3 0 ：兔肝静脉旁微波凝固标本4 周时 肉眼观 - 凝固灶日肝静脉 图3 1 ：兔肝静脉旁微波凝固标本4 周时 肉眼观 _ 凝固灶日肝静脉 凝固标本镜下所见( 图3 2 、3 3 ) ：4 周时光镜表现与七天时相似，凝固坏死区表现为细胞 及汇管区各管道及细胞结构消失，呈均匀一致的红染区域。凝固坏死区周围包绕纤维化组织。 肝静脉旁出现两种情况：4 例标本显示为肝静脉壁结构淡染，然后依次为纤维化组织移行区， 凝固坏死区( 图3 2 ) ，肝静脉壁与纤维化组

16、织分界不清，纤维化区与凝固坏死区分界清楚；1 例标本表现为肝静脉结构完整，肝静脉下残留数层未完全凝固肝组织，然后依次为纤维化组 织移行区，凝固坏死区。 2 0 东南大学硕士学位论文 图3 2 ：兔肝静脉旁微波凝固4 周时腿染色 光镜( 1 区标本) _ 肝静脉内膜面 a ：凝固区；b ：纤维化带( 充血反应区转归) 2 4 实验组同对照组比较 图3 3 ：兔肝静脉旁微波凝固4 周时H E 染色 光镜( 2 区标本) _ 肝静脉内膜面 a ：凝固区；b ：纤维化带( 充血反应区转归) ； c ：正常肝组织 对照组同期兔肝静脉内径、血流参数见附录表4 。 实验组与对照组同期肝静脉内径、血流参数比较

17、分别见表8 、表9 。 表8 实验组与对照组同期肝静脉内径比较 ( 趴：实验组肝静脉内径，D z ：对照组肝静脉内径) 表9 实验组与对照组同期肝静脉血流参数比较 ( V 。m a x ：实验组血流参数，V 2 m a x ：对照组血流参数) 2 1 讨论 讨论 1 微波热凝固生物、物理学基础 微波一般是指波长为l m O 1 m m 的电磁波，相应的频率范围是0 3 G H z 3 0 0 0 G H z 。微波 在整个电磁波谱中所处的位置位于无线电波的最高端，毗邻光波波谱。国际电信联盟分配给 医用的微波频率有4 3 3 M H z 、9 15 M H z 、2 4 5 0 M H z 、5

18、 8 0 0 M H z 等。 微波对组织的加热是通过微波辐射器把某个频率下的电磁波能量转换成微波的辐射能， 后者被组织吸收而转换为热能，使组织受热而温度升高。 微波对生物组织的加热机制有两种：一是离子加热，二是偶极子加热。 离子加热：在生物组织的细胞内、外液体中含有大量的带电粒子，如钾离子、钠离子和 氯离子等，这些带电粒子在交变电场的作用下产生振动，它们与周围的其他粒子或分子发生 碰撞而生热。 偶极子加热：在生物组织中存在着大量的水分子和蛋白质分子等极性分子，它们由于原 子排列引起的正、负电荷的重心不重合而构成电偶极子。这些极性分子在没有外力作用时， 其极性指向呈随机状态，因而总体呈现中性。

19、当这些极性分子处在交变的微波热场作用下时， 它们的极性指向便与电场一致，排列有序，并随微波场的变动而转动。这些极性分子在转动 的过程中与其临近的分子摩擦碰撞产生热量。 微波凝固加热属内源性加热，它具有热效率高，升温速度快，局部组织温度高，高温热 场较均匀，利用高温直接使细胞蛋白质凝固变性，凝固区组织坏死彻底等特点。 在介入式微波热凝固治疗中，常用的吸收能量参数是比吸收率( S A R ) ，它表示单位重量生 物组织吸收的微波能量。 跗R = 钐， 公式1 p 表示组织密度 只= 抑2 = 矿。占留科。 公式2 P a 表示单位体积生物组织所吸收的微波能量。氏表示生物组织的复介电常数，生物组织

20、中的占和留万与组织的含水量有密切关系。所以，像肝和肌肉等高含水量组织吸取的微波能 量就比含水量低的脂肪要多。可见，组织吸收微波能量的多少不仅与微波本身的强弱有关， 还与组织的电性参数有关。 2 生物传热和血管传热 无论在离体实验还是活体动物实验中，我们均得到了近球形、大小稳定的凝固灶。离体 猪肝和实验兔肝微波凝固测温显示，温度由中心向周围递减。我们将热场内温度相同各点组 成的面称为等温面，微波凝固热场由中心向外可看成由不同的等温面组成，各等温面之间不 东南大学硕士学位论文 相交。通过计算机模拟微波温度场，证实了微波热场分布【3 l 】。 2 1 生物热方程 组织局部加热引起的温度场，与微波源的

21、功率有关，又与生物组织的电性、物性和生态 参数有关。这些因素与温度场的关系，可以通过能量守恒原理来建立。迄今为人们引用最多 的还是P e l l I l e s 在1 8 4 8 年提出的生物热方程3 2 1 ( 也叫P e I l I l e s 方程，见公式3 ) 胪兰：V 腭丁+ c 。( 一丁) + 绋+ Q ，昙 公式3 d rC 二 其中，p 、c 和丁分别表示受热组织的密度、比热和温度；忌表示组织的导热率，表 示组织的灌注率；G 表示血液的比热；艺表示动脉血温度；Q 表示组织的代谢产热；Q 表 示微波的辐射热。f 表示时间；v 为算子( = 兰) 。 C W 二 可见，方程的左边

22、表示单位组织内能的变化，右边的第1 项是通过导热传出的能量，第 2 项是灌注血流带走的能量，第3 、4 项是单位组织内增加的能量。因此，生物热方程本质就 是一个能量守恒方程。 根据生物热方程，在局部组织获得温升依赖于物理与生物两方面的因素。前者由微波发 射功率、辐射时间、微波波长、微波天线形状等形成的微波热场有关；后者包括生物组织热 传导和血液对流。血液对流又分为毛细血管灌注和大血管血液流动。在生物传热方程中，大 血管血液流动起到散热作用，对生物传热产生影响。 2 2 血液对流传热方式 大血管血流传热的本质问题就是大血管处热量传递及其方式的问题。 热量传递有三种基本方式：热传导，热对流和热辐射

23、。实际的热量传递过程往往是由两 种或三种基本热传递方式组成。 热传导：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相 对位移的情况下，物质微粒( 分子、原子或自由电子) 的热运动传递的热量。 热对流：流体中，温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。 热辐射：物体通过电磁波传递能量的过程。 当流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和热传导联合作用的热量传递过程，这 时的热传递过程称为表面对流传热3 3 1 。在肝静脉旁微波凝固，由于肝静脉内血液不断流动， 就构成了流体流过固体壁时的热传递过程，也就是表面对流传热。 对流传热是流体流过固体壁时的热量传递。它是

24、由热对流和热传导构成的复杂的热量传 递过程。因此，影响对流传热系数的因素不外乎是影响流动的因素和流体本身的热物理性质。 这些因素包括： 1 、流功的起因；2 、流体速度；3 、流体有无相变；4 、壁面的几何形状，大小和位置；5 、 流体的热物理性质。 其中与肝静脉血流传热关系密切的因素有： 流体速度：当流型不变时，流速增加，层流边界层厚度减小，湍流边界层中层流底层的 厚度也减小，对流传热热阻减小，对流传热系数增加。肝静脉血流均为层流。 壁面的几何形状、大小和位置：壁面的形状、大小和位置对流体在壁面上的运动状态、 速度分布和温度分布都有很大影响。从而影响对流传热系数。肝静脉对流传热遵循肝组织导

25、热量等于血管内流体的散热量。 3 病理结果与温度场的关系 组织细胞损伤原因很多，可以归纳为：物理因素、生物因素、免疫反应、遗传变异等若 干大类。细胞损伤严重累及胞核时，细胞代谢停止、结构破坏和功能丧失，发生不可逆性变 化，产生细胞坏死【3 4 1 。微波属于物理损伤因素，微波凝固产生高温直接使细胞蛋白质凝固造 成组织坏死。肝脏坏死时细胞的蛋白质凝固，肝细胞保持其轮廓残影，故微波热凝固肝细胞 坏死呈凝固性坏死。 微波凝固产生高温，凝固区与温度有相关性。大量文献报道5 4 1 分钟或6 0 以上即刻 可造成正常组织的完全性坏死。梁萍、董宝玮【3 5 J 等报道一组离体实验测温的结果表明，5 4 1

26、 分钟所对应的离体猪肝剖面上为黄色凝固区域的外缘，离体猪肝凝固直径与计算机模拟的5 4 持续1 分钟的温度十分一致。陈健【2 8 J 等报道，凝固区边缘、移行区温度较恒定，分别为5 0 5 2 5 、4 8 5 0 。我们在实验中得到的凝固区边缘、移行区温度分别为5 9 0 0 士4 3 8 、 5 0 8 8 士3 0 4 。 有学者提出的4 2 4 3 可选择性损伤肿瘤组织【8 ，9 j ，可见肿瘤组织较正常肝组织更不耐 高温。 4 离体猪肝实验结果分析 离体猪肝模拟肝静脉循环，由于肝静脉的“阻挡”，凝固区不再为完整的球形，凝固灶在 肝静脉侧“停止”，肝静脉侧凝固灶由中心向外可分为中心区，

27、凝固坏死区和移行区。 离体实验微波天线的进针方向与肝静脉保持一定的夹角( 见材料与方法部分图2 ) ，根据 微波凝固热场等温层原理，肝静脉处对应热场中的不同位置，这些点均位于有效热场内，达 到产生凝固坏死的温度。在肝静脉通水后，这些原本处在有效热场内的点，肝静脉旁肝组织 形成了移行区，我们称之为肝静脉循环热场再分布。通过表1 0 我们可以了解一下肝静脉通水 前后热场温度变化情况( 详细计算方法见附录表5 ) 。 2 4 东南火学硕士学位论文 表10 离体猪肝肝静脉循环模型静脉旁微波凝固热场再分布 通过计算，我们可以得知a 点、b 点、c 点处对应热场的相应位置和温度，肝静脉b 点处 对应于原热

28、场中较高温度( 相当于凝固最大横径8 I m 处温度) ，a 点、b 点、c 点虽然位置不 同，但它们都位于微波有效热场内。由于肝静脉模拟循环时，水流的对流散热作用，这些原 热场中点的温度发生了再分布，其结果形成了肝静脉旁移行区。可见由于肝静脉的对流散热 作用，水流对肝静脉起到了很好的“保护”作用。 在实验初，我们曾设计离体猪肝凝固标本的病理检查。根据以往文献【3 6 ，了7 J 报道，离体猪 肝微波凝固病理结果，光镜下由中心向外依次分三层：( 1 ) 中心区，细条状中心空道、周围细 胞结构消失；( 2 ) 凝固区，细胞变性，不完全性坏死；( 3 ) 反应区，组织充血，细胞变性、 水肿。但在实

29、验中，我们发现离体猪肝的病理标本只能观察到中心区炭化的空道，凝固区坏 死、反应区组织充血、细胞变性等在光镜下完全没有表现，这一点与以往文献报道有较大出 入。为慎重起见，我们将标本交于两家医院( 东南大学附属中大医院，南京市第二医院) 病 理科，由他们分别进行病理标本的制作和观察，均得到同样的结论。 综合病理科医生的意见并参阅相关参考书1 38 ，3 9 J ，分析离体肝脏微波凝固病理标本结果的 原因如下：病理标本的观察可以分为大体水平，细胞水平和分子水平三个层次。普通H E 染 色光镜下观察属细胞水平，反映组织形态结构上的改变。活体标本凝固后产生炎症反应等的 病理过程，组织细胞形态结构上发生改

30、变，在光镜下可以发现变性、坏死等的病理结果。由 于所处生物环境不同，离体标本高热后发生蛋白质变性等的分子水平改变，但由于离体环境 决定了离体标本在细胞水平没有变化，因此，普通H E 染色光镜下离体标本无病理发现，离 体肝脏标本光镜观察不可行。正因为如此，我们将在活体动物实验中讨论病理结果。 5 活体动物实验结果分析 在兔肝微波天线进针时，我们将微波天线尽量靠近肝静脉，并接近第二肝门，这样可以 更好的观察微波热场对肝静脉和第二肝门的影响。所有微波凝固病灶在术后切开观察，天线 针道离肝静脉最近的仅3 m m 。兔肝测温显示，距针道3 n u n 处对应的微波热场温度为1 1 3 0 0 5 2 6

31、 ，其余凝固针道距肝静脉的距离也都小于9 m m ( 有效热场内) 。当这些凝固灶的微波 热场覆盖肝静脉时，肝静脉和静脉旁肝组织凝固情况会发生怎样的变化，在实验中，我们从 声像图，大体观察和光镜观察三个方面来判断凝固结果。 在正常情况下，由于下腔静脉受心脏收缩舒张的影响，其频谱呈两负一正的三相波，并 且，这种影响通过下腔静脉血流传导至肝静脉，使正常肝静脉频谱也呈两负一正的三相波型。 刘平等在探讨肝静脉流速曲线波型时认为，肝静脉流速曲线波型改变的原因可能与肝静脉 本身受压、变细及肝实质病变关系更密切。我们在实验后0 周( 术后半小时) 、1 周、4 周时 超声观察肝静脉血流，C D F I 显示

32、肝静脉内彩色血流信号充填完整，提示肝静脉内无血栓形成， 讨论 P w 取得肝静脉频谱，肝静脉波型无改变，肝静脉流速和肝静脉内径术前与术后、实验组与 对照组差别无统计学意义。根据术后一系列超声观察，证实肝静脉结构和功能保持完好。 凝固标本大体观察更直观的明确了肝静脉变化，证实了超声所见：肝静脉内膜面光整， 管径无狭窄、管腔内无血栓形成。 关于微波凝固后的病理变化，在一篇活体实验报道中，D o n g 【35 J 在施行经皮微波凝固治疗 后不久，凝固标本便出现细胞变性及不完全性坏死，大多数细胞的完全性坏死多在三天后出 现，而不可逆性坏死出现在治疗后第七天。K a t o 【4 l J 报道微波凝固

33、治疗后两周及一个月所见与 一周时所见无明显区别，基于这些报道，本实验将动物的术后分组及病理标本的观察时间定 为O 周、1 周、4 周。在我们的实验中，0 周、1 周、4 周时凝固灶的病理变化与文献报道基 本相同：0 周时凝固区组织变性，不完全坏死；1 周时凝固区组织坏死彻底，充血反应区转变 为纤维结缔组织；4 周时同1 周时所见无明显区别。基于以上病理所得，我们主要讨论一下1 周及1 周后的病理结果。l 周时及4 周时1 0 例病理标本中，共有7 例标本显示肝静脉旁组织 完全凝固，我们发现这7 例标本针道距肝静脉距离相对较近，肝静脉旁热量充分，同时肝静 脉壁染色变淡，与移行区分界不清；共有3

34、例标本显示肝静脉旁残留数层未完全凝固肝细胞， 这3 例标本针道距肝静脉距离相对较远( 仍在有效热场内) ，由于血流的散热作用，肝静脉旁 出现“过冷”区域，以上两种情况肝静脉结构均完好。 我们认为，通过术中、术后超声观察，凝固标本肉眼观和镜下所见，肝静脉旁微波凝固 肝静脉形态、结构、功能完好，当肝静脉处在凝固热场边缘时，肝静脉的血流散热作用相对 较强，肝静脉旁可出现低温区而产生未完全凝固。 6 肝静脉旁微波凝固可行性的分析 通过实验，我们观察到，由于肝静脉的对流散热作用，肝静脉旁微波凝固发生了热场再 分布，肝静脉功能保持良好。在离体实验中，肝静脉内径为5 4 8 0 3 3 m m ( 5 1

35、m m 6 1 m m ) ， 肝静脉最大流速为3 2 3 7 2 4 6 c 州s ( 2 8 7 c “S 3 5 8 c 州s ) ，肝静脉承受原热场中的最大温度为 9 1 6 3 士3 0 7 ；在活体动物实验中，肝静脉内径3 5 1 士O 2 5 m m ( 3 0 m m 3 9 m m ) ，肝静脉最大 流速1 6 3 7 1 2 7 c I I l s ( 1 4 2 c 州s 1 8 4 c 州s ) ，肝静脉承受原热场中的最大温度为1 1 3 0 0 5 2 6 。可见循环中的肝静脉能承受较高的温度而保持结构和功能的完整。 叶启剔4 2 】等报导了4 0 例成人尸体肝左、中

36、、右静脉的直径分别为O 8 5 O 0 5 c m 、1 0 6 O 2 2 c m 、1 1 7 0 1 2 c m ；丁家明1 4 3 J 等报导了4 0 例成人尸体肝左、中、右肝静脉末端直径分别 为1 1 3 O 2 6 c m 、1 0 5 O 2 5 c m 、1 3 3 O 2 7 c m 。王丽娟【4 4 J 应用彩色多普勒测得3 0 例正常成 人肝静脉最大血流速度为3 1 3 9 9 7 7 c 州s ；张连仲L 4 5 J 应用彩色多普勒超声心动图检测了3 1 例J 下常人肝静脉血流多普勒频谱变化，舒张期肝静脉最大血流速度为4 0 0 0 1 3 2 9 c “s 。人体 肝

37、静脉直径和血流速度均大于兔肝静脉，从对流传热的角度分析，人体肝静脉旁微波凝固也 应是安全的。 在临床治疗过程中，我们可以根据肿块的大小而选用不同的功率、时间组合。不同功率、 时间组合形成大小不同的凝固灶，但各凝固灶热场的组成有相同的规律：由中心向外温度递 减，呈等温层排列，6 0 为凝固热场外边界。我们可以根据不同功率、时间产生的凝固热场 大小控制微波天线与肝静脉的距离。M i d o r i k a w aT 1 4 6 】在2 0 0 4 年报道了l 例结肠肿瘤肝转移行 右肝切除，剩余肝脏1 年后新发转移灶并侵犯肝静脉根部的病例。由于肝肿瘤紧靠肝静脉根 部，肿瘤无法切除，患者行微波凝固治疗

38、，该作者在超声引导下将微波天线的针尖一直插到 肝静脉旁，术后4 0 个月，病人无复发，超声显示肝静脉血流良好。本研究为上述病例的成功 治疗提供了理论依据，即在一定功率、时间条件下，肝静脉完全可以耐受微波热场的作用。 2 6 东南人学硕士学位论文 人体肝静脉直径和流速大于兔肝静脉，当肝静脉所处热场边缘时，肝静脉旁也可能由于 降温“过度”而出现未完全凝固区。本实验表明，肝静脉旁未完全凝固区仅为数层肝细胞，。 因此，当肝肿瘤尚未侵犯肝静脉时，微波热场完全可以覆盖肿瘤，同时又不影响肝静脉的结 构和功能，这也符合实验设计中肝静脉旁微波凝固安全性的第一要旨。 7 临床应用探讨 在临床实践中，肝肿瘤往往毗邻

39、肝静脉生长或接近第二肝门，即使肿瘤不是很大，外科 手术切除的机会较少。而对于微波凝固能否应用于肝静脉旁或第二肝门附近的肿瘤治疗，有 关研究甚少。通过计算机模拟肝静脉旁微波热场可为临床大血管附近微波凝固治疗提供一些 参考，但缺乏临床病理证实。本研究通过对肝静脉循环模型和兔肝静脉旁微波凝固结果的分 析，论证了肝静脉旁微波凝固的可行性，结果表明，肝静脉旁或第二肝门附近微波凝固治疗 是安全、可行的。 在临床应用中，肝内肿瘤同肝静脉或第二肝门在位置上可保持不同的关系。当肿瘤位于 肝静脉旁并有一定距离时，我们可以专注于肿瘤的微波凝固，选用合适的时间、功率组合使 微波凝固范围大于肿瘤O 5 c m 1 0

40、c m 。这时，肿瘤组织完全凝固，即使微波热场覆盖肝静脉， 也不会对肝静脉产生影响。当肿瘤紧邻肝静脉时，我们可以根据肿瘤的大小选用合适的功率、 时间组合，或采用多针方案先凝固肝静脉侧肿瘤，只要微波天线不是贴近静脉壁，实验证明， 肝静脉结构、功能保持良好，此时的微波凝固也是安全，可行的。 基于血流的对流散热作用，我们可以将结论类推到体内的其他部位。当体内其它部位肿 瘤与其旁血管关系密切、病人失去手术机会时，选用微波凝固治疗成为一种可能。动脉的血 流速度远远高于静脉的血流速度，从血流速度上分析其散热能力大于静脉；动脉的管壁结构 不同于静脉，大动脉的内膜和中膜均厚于伴行静脉，承受压力较大，其结构对散

41、热是否有不 同影响，自身结构是否会在微波凝固中发生改变而影响功能，这些问题是在体内其它部位血 管旁微波凝固治疗时需要考虑和有待研究的。 结论 结论 1 肝静脉血流具有对流散热作用，使肝静脉旁微波凝固热场在凝固过程中发生再分布， 凝固形态发生改变。 2 应用3 5 W 6 0 W 肝静脉旁微波凝固治疗时，肝静脉形态、结构、功能均保持完好。 3 微波凝固在肝静脉旁和第二肝门处应用安全、可行。 4 离体猪肝肝静脉循环模型微波凝固结果与动物实验结果一致，可用于微波凝固的相关 研究。 致谢 致谢 三年的研究生生活即将结束，在此我向所有帮助、支持我的师长和朋友们致以深深的谢 意! 首先向精心培育和悉心指导

42、我的导师张炽敏主任表示衷心的感谢。在三年的学习和工作 中，导师对我严格要求，悉心指导，并在我的思想、学习、生活等方面给予无微不至的关心。 本课题的完成凝结了他的心血和关注，他不顾工作、科研的繁忙，全心指导课题的设计、准 备及实施的各个环节。几年来，我不仅受惠于恩师渊博的知识，更敬佩他对科学真理不懈追 求的精神。恩师敏锐的科研思路、孜孜不倦的治学态度、严谨求实的工作作风，谦和坦诚的 崇高人格以及诲人不倦的长者风范，是一盏明灯永远为我指点迷津。 在研究过程中所使用到的微波治疗仪及微波天线由南京启亚医疗设备有限公司庆海微波 研究所提供。该公司张鹏经理在百忙之中抽出时间与我们共同探讨实验问题，解答实验

43、疑问， 在实验中给予我们很大的帮助。没有他们的支持与合作，我们的实验是无法完成的。 在研究过程中得到了东南大学附属中大医院超声科全体老师的指导和帮助，在此深表谢 = t 思。 病理标本的制作得到了南京市第二医院病理科医师的帮助，使得实验顺利完成，在此致 以衷心的感谢。 衷心感谢东南大学临床医学院及研究生院全体老师、东南大学医学院影像教研室各位老 师三年来给予的热心帮助。 特别感谢王玲同学在实验过程中给予的大力帮助，是她牺牲了自己的业余时间才使我的 实验顺利完成。衷心感谢张俊同学给予的帮助，有了他们的无私帮助，实验才得以顺利完成。 衷心感谢舍友金世辉、陈秀益同学在三年的学习、生活中给予的关心与帮

44、助，陪我度过 了难忘的学习生涯。 感谢我亲爱的父母、妹妹，是他们默默的照顾和支持，使我顺利完成学业，他们不仅为 我解除学业上的后顾之忧，更伴我度过人生的风风雨雨。 最后向所有帮助、支持、鼓励我的老师和学友致以崇高的敬意和衷心的感谢。 2 9 参考文献 参考文献 1 S e k iT ，W 狄a b a y 孙h iM ，N a k a g a w aT ，e ta 1 U l t n 弱o n i c a l l yg u i d e dp e r c u t a n e o u Sm i c r o w a V ec o a g u l a t i o n t h e r a p yf o

45、rs m a l lh e p a t o c e l l u l a rc a r c i n o m a 【J 】C a n c e r ，1 9 9 4 ，7 4 ( 3 ) ：8 1 7 8 2 5 2 董宝玮，梁萍，于小玲超声引导下微波治疗肝癌的实验研究及临床初步应用【J 】中华医学杂志，1 9 9 6 ， 7 6 ( 2 ) ： 8 7 - 9 l 3 S e k iT ，W a k a b a y 2 L s h iM ，N a k a g a w aT ，e ta 1 P e r c u t 锄e o u sm i c r o w a V ec o a g u l a t i

46、o nt h e r a p yf o rp a t i e n t Sw i t h s m a l lh e p a t o c e l l u l a rc a r c i n o m a ： c o m p a r i s o nw i t hp e r c u t a n e o u se t h 锄o l i n j e c t i o nt h e r a p y J 】 C a n c e r ，1 9 9 9 ， 8 5 ( 8 ) ： 1 6 9 4 - l7 0 2 4 D o n gB ，L i a n gP ，Y UX ， e ta 1 P e r c u t a n

47、 e o u ss o n o g r 印h i c a l l yg u i d e dm i c r o w a v ec o a g u l a t i o nt h e r 印yf o r h e p a t o c e l l u l a rc a r c i n o m a ：r e s u l t si n2 3 4p a t i e n t s 【J 】A J R A mJR o e n 蟾e n o l ，2 0 0 3 ，1 8 0 ( 6 ) ：1 5 4 7 1 5 5 5 5 梁萍，董宝玮超声引导微波凝吲治疗肝癌【M 】第一版北京：人民军医出版社，2 0 0 3 7

48、1 7 2 6 郑卫英，范周田，夏雅琴大血管对肝癌微波热场影响的一种临界态分析【J 】北京生物医学工程，2 0 0 4 ， 2 3 ( 1 ) ： 2 7 - 2 9 7 吴孟超，陈汉，沈锋原发性肝癌的外科治疗附5 5 2 4 例报告【J 】中华外科杂志，2 0 0 1 ，3 9 ( 1 1 ) ： 2 S 2 8 8 M c G a | l a nJP ，B r o w n i n gPD ，B r o c kJM ，e ta 1 H e p a t i ca b l a t i o nu s i n gr a d i o f r e q u e n c ye l e c t m c a u

49、 t e 叮 J 】I n V e S t R a d i o I ，1 9 9 0 ，2 5 ( 3 ) ：2 6 7 2 7 0 9 R o o s iS ，F o m a r iF ，P a t i h e sC T h e m a la b l a t i o ni n d u c e db y4 8 0 - I H zl o c a l i z e dc u r r e n tf i e l di ng u i n e ap i ga n d i np i gl i V e r 【J 】T u m o r i ，1 9 9 0 ，7 6 ( 1 ) ：5 4 5 7 10 S c h u e l