超聲空化致犬前列腺損傷的形態(tài)學觀察

1、超聲空化致犬前列腺損傷的形態(tài)學觀察李婕 張嬋 方針強 趙洋 周仁杰 劉政 葉鋼(第三軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院超聲科,重慶 400037)摘 要 目的 探討微泡激勵的超聲空化效應對正常犬前列腺組織的損傷作用。方法15只健康成年雄性犬隨機分為超聲微泡組、單純超聲組和微泡假照組。在開腹情況下，聯(lián)合經(jīng)靜脈推注微泡0.1ml/kg和脈沖式超聲輻照前列腺10min，治療后獲取前列腺組織，進行大體、光鏡和電鏡檢查。結果 超聲微泡組，光鏡見前列腺細胞間隙可見顯著的微血管破裂、大量出血和血腫形成；電鏡可見細胞器腫脹，細胞間橋連接斷裂，紅細胞露出。結論超聲激勵的微泡空化效應對犬前列腺有明顯的機械損傷作用。關鍵詞 前列腺;

2、微泡;超聲空化 Impact of ultrasound-induced microbubble cavitation on prostate injury in dogsLI Jie, ZHANG Chan, FANG Zhen-qiang, ZHAO Yang, ZHOU Ren-jie, LIU Zheng, YE Gang (Department of Ultrasonography, Xinqiao Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400037, China)Abstract: Objective To e

3、xplore the damage of ultrasound (US)-induced microbubble (MB) cavitation on the prostate in dogs. Methods A total of 15 dogs were randomly divided into 3 groups, US+MB group, simple US group and MB group. After abdominal opening to expose the prostates, the pigs of US+MB group received an intravenou

4、s injection of self-made MB (7109/ml, 2 m in diameter, at a dose of1 ml/kg for 6 min) and a pulsed focused ultrasound radiation (0.66 W/cm2) for 10 min at the same time. The animals of simple US group were given normal saline injection and the radiation, while those of the MB group were injected wit

5、h MB at the same dose but no ultrasound radiation. The prostates was removed immediately after radiation for gloss observation, light and electron microscopy. Results: Microvessle rupture, hemorrhage and hematoma in the prostate were found in the US+MB group. And swollen organelles, broken intercell

6、ular bridge and infiltrated erythrocyte were observed too. Conclusion Ultrasound-induced MB cavitation causes obvious mechanical damage in the prostate tissue of dogs.Key words : prostate; microbubble; ultrasound cavitation微創(chuàng)物理治療是近年來治療前列腺增生癥（Benign Prostate Hyperplasia, BPH）的主要發(fā)展方向，目前臨床應用和研究較多的有經(jīng)尿道前

7、列腺電切和各種熱消融，然而，各種經(jīng)尿道前列腺微創(chuàng)治療均不可避免地破壞尿道前列腺部，具有一定創(chuàng)傷性，并存在諸如壞死組織阻塞尿道發(fā)生急性尿潴留、出血、尿失禁、感染等并發(fā)癥1-3。因此，探索一種新的有效又非創(chuàng)傷性的BPH治療方法十分必要。超聲空化效應是熱效應之外超聲另一主要的生物學效應4，主要表現(xiàn)為沖擊波、微射流等機械性損傷效應，可以造成細胞膜通透性增高（聲孔效應），嚴重時發(fā)生微血管破裂出血、瘀斑形成等5-6。本研究建立在課題組超聲空化研究基礎上6，希望通過用 基金項目：國家自然科學基金項目（30972828）；重慶市科技攻關項目（CSTC, 2008AC0002）Supported by the

8、National Natural Science Foundation of China (30972828) and the Tackling Program of Sci & Tech Research of Chongqing (CSTC 2008AC0002)作者簡介：李婕，女，山東省東營市人，滿族，醫(yī)師，主要從事微泡激勵超聲空化對前列腺的損傷方面的研究，電話：E-mail： HYPERLINK mailto:wkseek wkseek通信作者：劉政，E-mail： HYPERLINK mailto:liuzhengs liuzhengs收稿日期: 2009-

9、10-22 修回日期：2009-10-31超聲激勵的微泡空化效應，機械性損傷犬前列腺組織，探討空化效應損傷前列腺組織的病理機制，從而進一步理解空化造成的損傷作用。為超聲空化非創(chuàng)傷性治療前列腺增生進行基礎性研究。1 材料與方法1.1實驗材料 1.1.1實驗動物健康雄性犬，犬齡3年以上，體重15 kg以上，由新橋醫(yī)院動物實驗中心提供。1.1.2 超聲治療儀自行研制，脈沖式聚焦能量發(fā)射，治療頭頻率 1.2 MHz，峰值負壓為4.6 MPa，發(fā)射占空比為0.37%，平均聲強（ISPTA）0.66 W/cm2。1.1.3 脂氟顯脂質微泡實驗室自行研制，外觀為乳白色凝乳狀微泡懸浮液，核心氣體為全氟丙烷，微

10、泡濃度約為7109/ml，98粒徑小于8 m，平均粒徑2 m。4.3%戊巴比妥鈉：國藥集團化學試劑有限公司1.2 實驗方法1.2.1 動物分組15只健康雄性犬隨機分為單純超聲組（3只）、微泡假照組（3只）、超聲微泡組（9只）。1.2.2 超聲空化治療過程用3戊巴比妥鈉腹腔注射將狗麻醉，劑量1ml/kg，建立靜脈通道，下腹部剖腹探查，充分暴露前列腺；靜脈緩慢推注MB（約6 min），劑量0.1 ml/kg，同時脈沖式聚焦超聲直接照射前列腺10 min。治療結束后手術獲取前列腺。 1.2.3 病理學檢查大體觀察 對前列腺大體標本進行連續(xù)大體切片，厚度4mm，肉眼描述外觀和剖面。光鏡檢查 獲取的犬前

11、列腺組織，在福爾馬林液固定24小時后，進行常規(guī)病理切片，HE染色，光鏡下觀察組織病理學改變。 電鏡檢查 各組實驗所取前列腺組織修切成大小約1 mm3的小塊，標本在2.5%戊二醛溶液中固定后, 以1%四氧化鋨后固定，制成超薄切片，用透射電鏡觀察前列腺組織中微血管壁的超微結構改變。2 結 果2.1 動物存活情況15只實驗犬全部完成實驗過程，在實驗中，未發(fā)生死亡。2.2 超聲空化消融后即刻病理學檢查結果2.2.1 大體觀察大體可見前列腺外觀和剖面單純超聲和微泡假照兩對照組前列腺表面及肌層均色澤正常，未見明顯的血腫形成，單純超聲組有1例可見表面及肌層散在出血點；超聲微泡組可見輻照區(qū)前列腺表面及肌層內出

12、現(xiàn)大片斑片狀或條索狀黑色出血血腫帶（圖1A、B）。2.2.2 光鏡檢查單純超聲和微泡假照兩對照組可見前列腺腺上皮呈假復層, 部分呈乳頭狀，細胞排列緊密，細胞核位于基底部。腺腔內見少量淀粉樣小體，間質及結締組織內未見明顯紅細胞漏出。超聲微泡組可見部分腺體擴張，腺體上皮細胞排列紊亂，細胞間結構松散，腺腔內淀粉樣小體增加，間質及結締組織內有充滿視野的大量紅細胞漏出，血管壁破裂，血腫形成（圖1C）。2.2.3 電鏡檢查單純微泡組及微泡假照組的前列腺組織在透射電鏡下可觀察到微血管內皮細胞排列整齊，線粒體腫脹、皺折減少提示腺體細胞功能較為活躍，腺體細胞間的連接緊密，緊密連接形態(tài)正常。超聲微泡組則見大量的腺

13、體細胞崩解、腺腔塌陷，內皮細胞數(shù)目增多、線粒體腫脹、細胞間橋連接斷裂（圖1D）可見紅細胞漏出，結締組織內可見大量紅細胞。A，B：大體觀察見點狀（白箭頭）和片狀（黑箭頭）血腫消融灶形成; C：（H.E100)：鏡下組織內出血和血腫形成；D：（標尺為2m，6200）：透射電鏡見橋粒等細胞連接斷裂（白箭頭）圖1 犬前列腺超聲空化消融后病理檢查結果 3 討 論 良性前列腺增生癥（benign prostate hyperplasia, BPH）是老年男性的常見病、多發(fā)病，50歲時男性發(fā)病率超過50%，80歲時可達到90%。BPH所引起的排尿困難嚴重影響了患者的生活質量，最終導致膀胱及腎功能的損害。目前

14、臨床應用和研究較多的有經(jīng)尿道前列腺電切和各種熱消融，不僅具有一定創(chuàng)傷性，而且易發(fā)生急性尿潴留、出血、尿失禁、感染等并發(fā)癥1-3。因此，探索新的非創(chuàng)傷性的治療方法非常必要。超聲空化效應（cavitation）是指液體中微氣泡在超聲作用下產(chǎn)生震蕩、膨脹、收縮以及內爆等一系列動力學過程，伴隨瞬態(tài)高溫、高壓、沖擊波、放電和微射流等多種能量釋放行為,是熱效應之外另一超聲主要的物理效應。超聲空化發(fā)生在組織聲學界面時，伴隨的微射流、沖擊波等物理機械效應可以導致組織界面損傷，細胞膜通透性增高（聲孔效應），嚴重時發(fā)生細胞膜破裂、細胞溶解、核碎裂等4 。如果空化呈脈沖式而非連續(xù)式發(fā)生，則熱效應微小，可以忽略。使用

15、經(jīng)靜脈注射超聲造影劑微泡，微泡可作為誘導空化發(fā)生的空化核，使組織空化損傷主要發(fā)生在血管壁，故該方法是一種新型的經(jīng)血管腔的物理消融方法。使用微泡激勵的聚焦超聲空化損傷前列腺組織內的血管或消融組織可能是一種新的、潛在的前列腺增生治療方法。既往美國Hwang等7，在聯(lián)合經(jīng)靜脈注射微泡情況下，用峰值負壓6.5 MPa脈沖式聚焦超聲空化嚴重損傷兔耳緣靜脈。本課題組李秋穎等6，8采用脈沖式聚焦超聲激發(fā)微泡空化，成功導致了兔腸系膜微血管壁機械性破裂，內皮脫落和血栓血腫形成，實現(xiàn)了超聲空化對單個微血管的栓塞阻斷。前列腺增生整體血管較豐富，尤其是增生顯著的內腺組織血流豐富，為超聲空化治療提供了有利條件，因為超聲

16、空化從根本上分析，是一種組織微血管的物理破壞消融方法。本實驗中，前列腺空化治療產(chǎn)生的重要生物學效應是組織機械性損傷。首先，在大體上可以觀察到犬前列腺超聲照射靶區(qū)局部嚴重的空化損傷，主要表現(xiàn)為出血和血腫，呈不規(guī)則黑色片狀分布，通過超聲聚焦方式可以實現(xiàn)控制損傷范圍呈點狀、或者片狀。大體觀察的出血情況在光鏡檢查中得到證實，超聲微泡組治療后前列腺微血管壁破裂出血，管腔內血栓形成，組織間隙大量紅細胞漏出形成血腫，并可見組織呈灶性壞死，而尿道切面形態(tài)和上皮卻基本保持正常形態(tài)，無物理形態(tài)改變。單純超聲組、微泡假照組則無明顯異常。電鏡觀察到超聲微泡組則見大量的腺體細胞崩解、腺腔塌陷，內皮細胞數(shù)目增多、線粒體腫

17、脹、細胞間橋連接斷裂，可見紅細胞漏出，結締組織內可見大量紅細胞?；诖?，我們認為，這是因為超聲空化對前列腺微小血管壁的損傷作用主要是一種機械性損傷，與超聲空化的機械效應一致，也與本課題組在腸系膜空化損傷實驗中的結果一致。由于前列腺微血管損傷后導致出血、血腫和血栓形成，可能進一步可能造成前列腺組織缺血壞死、腺體萎縮，從而達到治療前列腺增生的目的。參考文獻：1 Yu X, Elliott S P, Wilt T J, et al. Practice patterns in benign prostatic hyperplasia surgical therapy: the dramatic inc

18、rease in minimally invasive technologiesJ. J Urol, 2008, 180(1): 241-245. 2 俞斌, 王忠. 良性前列腺增生微創(chuàng)治療進展J. 中華男科學雜志, 2007, 13(8): 739-743.3 dAncona F C. Nonablative minimally invasive thermal therapies in the treatment of symptomatic benign prostatic hyperplasiaJ. Curr Opin Urol, 2008, 18(1):21-27.4 馮若. 超聲空化與超聲醫(yī)學J. 中華超聲影像學雜志，2004，13(1)：63-65.5 劉德英, 劉政, 李秋穎, 等. 超聲造影顯像模式對實驗兔心肌血管通透性的影響J. 臨床超聲醫(yī)學雜志, 2006, 8 (10) : 577-580.6 李秋穎,劉政,劉德英,等.微泡聯(lián)合纖維蛋白原誘導超聲栓塞腸系膜微血管的實驗研究J.臨床超聲醫(yī)學雜志