微波熱療對犬正常膽管結構影響的實驗研究

1、微波熱療對犬正常膽管結構影響的實驗研究摘要目的通過微波對犬正常膽管的作用，觀察微波熱療時不同溫度作用于犬正常膽管后膽管的病理形態(tài)改變，探討微波熱療治療膽管癌的安全劑量。方法術中將微波輻射器置于犬膽管內，以不同溫度對膽管腔進行加熱，并將測溫探頭置于膽管周圍測溫。于術后不同時間將犬處死取材，光鏡和電鏡觀察組織學變化。結果微波熱療溫度43，時間30分鐘，膽管組織內有白細胞、單核細胞浸潤，未發(fā)現(xiàn)病理損傷。45，30分鐘膽管粘膜上皮細胞熱療后03天內變性壞死；714天炎癥彌漫，組織溶解脫落；1520天，組織修復，膽管壁內纖維化明顯，管腔狹窄。結論43，30分鐘可作為微波臨床治療不可手術切除的膽管癌的安全

2、劑量。關鍵詞微波熱療膽管動物Experimental study on effects of microwave hyperthermia on nomal structure of canine bile ductZHANG Da, LIU Yonxiong, GU Wanqing, et al. Department of Hepatobiliary Surgery, General Hospital of PLA. Beijing 100853AbstractObjectiveTo observe pathological changes caused by the action of

3、different temperatures on normal canine bile duct in microwave hyperthermia, to inquire into the safety dose of microwave hyperthermia on bile duct, and to provide the basis for clinical use of microwave hyperthermia to treat nonresectable bile duct carcinoma. MethodSingle needle microwave antena wa

4、s inserted into canine bile duct to apply hyperthermia with different temperatures and several semiconductor thermistor thermometers were placed around the bile duct. The changes of tissue were observed under light and electron microscopes. ResultsWhite blood cells and mononuclear cells infiltrated

5、into the tissue of the bile duct and no pathological injuries were found in the 43 group. The mucosal epithelial cells of the bile duct were found to have degeneration and necrosis between one to three days after operation. Inflammation spread to all over the tissue, then the tissue dissolved and fe

6、ll off between seven to fourteen days after operation. The tissue was then repaired, however, fibrosis was very evident in bile duct wall and the cavity of bile duct narrowed gradually. ConclusionHeating at 43 for 30 minutes is the safety dose for microwave hyperthermia to treat nonresectable bile d

7、uct carcinoma.Key wordsMicrowave hyperthermiaBile ductAnimal微波熱療治療腫瘤自Crile1首次將其應用于臨床以來，效果肯定，已廣泛應用于多種腫瘤的治療，但國內外尚未見微波熱療應用于膽管癌的報道。本研究通過對微波作用犬正常膽管后，膽管結構改變的觀察，探討微波熱療治療膽管癌的安全劑量，為臨床應用微波熱療治療難以手術切除的膽管癌提供參考依據。材料和方法一、實驗儀器和實驗動物1.微波治療儀：采用解放軍總醫(yī)院與航天工業(yè)總公司二七研究所共同研制的MW-型微波治療儀，頻率2?450MHz，輻射器直徑1.5mm，長度3.1cm。測溫計：針狀數字式半導

8、體熱敏電阻測溫計(北京師范大學研制)。2.動物：成年雜種犬14只，體重1415kg，雌雄不限。二、實驗方法1.分組：將13只實驗犬分為4組：(1)正常對照組2只，不作熱療，處死取材；(2)熱療溫度41組2只；(3)熱療溫度43組4只；(4)熱療溫度45組5只。上述2、3、4組分別以41、43、45加熱并保持恒定，作用時間30分鐘。2.測試微波輻射器的輻射熱：將調勻的雞蛋白裝入一透明玻璃杯內，將輻射器(微波天線)插入蛋白中，微波功率為20W，行輻射加熱。3.犬膽管微波熱療手術模型的制作：實驗采用硫噴妥納25mg/kg靜脈麻醉并維持。取右肋緣下切口進腹，認明膽總管，打開前壁擴大切口，幾近肝管分叉處

9、。將微波天線與測溫計的探頭妥善固定，置入肝管內，調整微波輸出功率，以不同溫度對膽管腔進行加熱，時間30分鐘。其中3組后兩只犬于加熱后3天再次開腹，以43、30分鐘對膽管行第二次加熱(部位同前)。同時，將測溫探頭置于加熱膽管周圍3點，6點，12點及3點(距中心1215mm)，間隔25分鐘從各測溫點取樣。除即刻處死取材的犬，其余手術后的犬，膽總管內置T管(12)，關腹。于術后不同時間分批處死，取膽管、門靜脈、肝動脈、肝標本，觀察大體變化，光鏡和透射電鏡觀察組織學變化。各組于加熱前后及處死前采靜脈血4ml測肝功能。三、統(tǒng)計學處理微波熱療中監(jiān)測溫度所得參數均以平均數標準差(S)表示，各點溫度與中心天線

10、溫度相比，采用t檢驗，以P0.05為具有顯著意義。結果一、微波輻射器的輻射熱：微波輻射對肌蛋白進行加熱后，蛋白發(fā)生凝結，出現(xiàn)束狀混濁，形成一個橢圓球狀的不透明體。二、3、4組犬加熱后各測溫點的溫度變化如表1。3、4組肝功能變化如表2、3。表1微波熱療后即刻各測溫點溫度分布組別 犬數 各測溫點溫度(，s) 天線 12點處 3點處 6點處 3點處 43 4 43.00.17 42.80.14* 41.90.10 41.90.10 40.80.10 0.01 45 5 44.90.18 44.60.24* 44.10.15 44.10.10 43.00.16 0.01 *：12點處溫度與天線溫度相比

11、，P0.05*:其余各處溫度與天線溫度相比，P0.01表2熱療溫度43組肝功能(n=4)ALT AST 熱療前 熱療后 熱療前 熱療后 18.6 19.2 25.8 26.7 19.4 20.8 28.4 30.1 20.9 21.7 33.0 34.2 12.5 14.0 36.0 37.9 表3熱療溫度45組肝功能(n=5)ALTAST熱療前熱療后熱療前熱療后即刻3天14天20天即刻3天14天20天16.9 46.8 30.8 61.218.4 54.3 24.9 58.714.8 58.4 80.0 34.0 56.4 67.011.9 60.3 82.4 54.8 36.0 64.2

12、69.4 59.719.6 58.8 79.7 50.4 135.3 28.7 69.2 72.6 54.8 87.9 注：ALT、AST單位為U/L三、病理變化1.膽管：(1)大體變化：1、2、3組膽管呈鮮紅色，管壁彈性好。4組膽管粘膜下斑點樣出血，并漸轉為暗黑色，管壁彈性差。4組術后3天膽管與術后即刻相比，差異不大。術后14天膽管呈白色，粘膜面有小潰瘍，管壁彈性差。術后20天膽管呈白色，管壁明顯增厚，彈性差，管腔狹窄，未見穿孔，與門靜脈、肝動脈無粘連。(2)光鏡觀察：1、2組膽管正常。3組一次加熱和二次加熱的膽管粘膜上皮細胞形態(tài)正常，粘膜層內有大量中性粒細胞浸潤。4組即刻取材及術后3天的膽

13、管粘膜、粘膜下有廣泛紅細胞、炎性細胞浸潤，部分粘膜上皮脫落，部分粘膜上皮細胞邊界不清，質膜松弛破裂，胞漿空泡化、胞質外流及核碎裂。術后14天，膽管粘膜上皮變性壞死，上皮下炎性細胞浸潤，單核細胞居多，管壁間肉芽組織開始增生。術后20天膽管粘膜下大量纖維組織增生，組織間仍有白細胞、淋巴細胞浸潤，管壁增厚，管腔狹窄。(3)電鏡觀察：43組膽管粘膜上皮細胞核橢圓形，核仁完整，核膜清晰完整，核周圍間隙正常，核染色質豐富有輕度凝集。胞漿內有豐富的細胞器，線粒體基本清晰完整，粗面內質網豐富有輕度擴張，表面有大量核糖體附著。粘膜上皮細胞表面有大量排列整齊的微絨毛。45組即刻取材的膽管，粘膜上皮細胞尚較完整，但

14、部分核膜松弛破裂，核質外流，核仁固縮；線粒體圓形、卵圓形或不規(guī)則形，嵴斷裂，部分或大部分消失，基質空化；粗面內質網極度擴張，核糖體大部分脫落。細胞表面的微絨毛基本脫落、消失。2.門靜脈、肝動脈及肝臟：所有各組的門靜脈、肝動脈、肝臟的大體形態(tài)及光鏡觀察均未發(fā)現(xiàn)明顯病理變化。討論微波是一種高頻電磁波(300300?000MHz)，最常用的醫(yī)療微波源的頻率為434MHz、915MHz、2?450MHz。本實驗采用2?450MHz微波的1/4波長3.1cm，穿透高含水量組織的深度1.7cm，其輻射時熱分布呈橢圓球狀，適合膽管癌治療的需要。一、微波熱療的治療溫度及作用時間：多數腫瘤致死溫度的臨界點在42

15、.5432，在此溫度范圍內延長加溫時間，可加重腫瘤細胞的損傷和抑制增生。溫度與時間兩者在一定程度上有互補關系。同樣溫度下腫瘤組織較正常組織對溫度更為敏感3，4。當溫度在3843時，正常組織內有白細胞、淋巴細胞浸潤，提高了機體的免疫功能5，而不發(fā)生組織的病理損傷。腫瘤組織在43卻不能有效散熱而致溫度升高，從而殺死腫瘤細胞6。當溫度45，正常組織和異常組織均發(fā)生不可逆性的蛋白凝固，細胞死亡6。熱療溫度43持續(xù)30分鐘，犬正常膽管粘膜、粘膜下大量白細胞，單核細胞浸潤，未發(fā)現(xiàn)病理損傷。而45持續(xù)30分鐘，見犬正常膽管粘膜上皮細胞壞死脫落，殘存的上皮細胞邊界不清，質膜松弛破裂，胞漿空泡化，胞質外流及核碎

16、裂等。熱療溫度41及43組犬的肝功能在加熱30分鐘后變化不大，而45組加熱后ALT、AST升高，表明肝功能受到損害。術后1014天內ALT、AST漸下降，但兩周后又漸升高，考慮可能是此時膽管壁內大量的纖維組織增生，管腔狹窄，膽汁引流不暢，淤積，使肝功受損。所以，臨床微波熱療治療膽管癌，應保持腫瘤邊緣正常組織的溫度在43，不要超過45，時間為30分鐘。二、膽管癌行微波熱療時微波天線置入途徑：膽管癌微波熱療屬于腔內熱療的范疇，腔內熱療微波天線的置入可通過多種途徑達到。膽管癌探查術中，若確定腫瘤難以手術切除，可通過打開膽管壁置入微波天線；在經皮肝穿刺膽管內置導管內置入微波天線；經纖維十二指腸內窺鏡置

17、入；經手術后T管或U管置入。三、微波熱療對膽管毗鄰結構的影響：膽管位于十二指腸韌帶內，其毗鄰結構有門靜脈、肝動脈、肝臟等重要的結構。微波熱療可否造成副損傷?實驗中，通過對多點的溫度監(jiān)測，證實微波熱療時膽管內溫度是最高的，而毗鄰的門靜脈、肝動脈由于血液循環(huán)快，血流將熱量帶走的緣故，當治療溫度為43時，鄰近組織的溫度在43以下，未發(fā)生任何損害，與國外報道相一致。四、膽管癌微波熱療后支撐管的放置：膽管癌行微波熱療后，腫瘤組織壞死，壞死組織脫落后管腔可暫時增大，膽管可能獲得再通。但腫瘤壞死組織脫落后，纖維組織增生，結果管腔會再度狹窄。Seki等7及本實驗均證實了這一點。所以，膽管癌行微波熱療后膽管內應放置支撐引流管，一方面支撐管壁，擴大管腔，解除梗阻；另一方面，防止因組織修復造成管腔的再度狹窄，起到預防作用。五、熱耐受與微波熱療次數：培養(yǎng)的細胞如果加熱兩次以上，那么在前一次加熱后410小時內細胞會出現(xiàn)明顯的自身修復，而且在這期間對再次加熱的殺傷力產生抵抗，即熱耐受性。其產生機理主要與細胞內熱休克蛋白(HSPS)合成能力的消長有關911。現(xiàn)已明確無論是腫瘤組織或正常組織都會產生熱耐受現(xiàn)象。目前的加溫技術尚不能達到在腫瘤區(qū)域溫度均勻分布，必然有一部分癌組織由于溫度和時間不夠生存下來并產生熱耐受性。許多因素可以阻止熱耐受性的發(fā)生1214。分次熱療，即每周兩次，每次間隔7296小時，可