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编号:10270313
自制肝肿瘤微波治疗仪的实验研究和临床试用
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 2000年第8期
     作者:谭旭艳 吴丹 贾译清 缪青 陶传炽 江健清 赵军生 闵龚申

    单位:谭旭艳 吴丹 贾译清 缪青(210009 南京,江苏省肿瘤医院超声室);陶传炽 江健清 赵军生 闵龚申(南京新技术应用研究所)

    关键词:超声检查;肝肿瘤;微波

    中华超声影像学杂志000813

    【摘要】 目的 采用自制肝肿瘤微波治疗仪在超声导向下对肝组织进行微波辐射的实验研究和微波治疗肝癌的临床试用。方法 选择离体新鲜猪肝、健康动物(猪、犬)及2例肝癌患者,在超声导向下对肝脏及肿瘤植入微波天线,以不同功率、不同时间作用于肝组织和肝肿瘤,解剖实验动物,观察声像变化规律。结果 离体肝及活体动物肝,在微波功率 20~70 W,作用时间 60~360 s,逐次搭配作用形成凝固性坏死灶,大小范围为 8 mm×5 mm×4 mm~36 mm×29 mm×24 mm, 形态呈椭球形。微波作用区中心温度 108 ℃,边缘温度(50±5)℃。2例肝癌患者微波治疗获得成功。结论 微波辐射选用条件以60 W、180 s为好,所形成的凝固区范围与国内外报道相似,证明自行研制的肝肿瘤微波治疗仪是成功的。2例肝癌患者的微波治疗取得满意效果。
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    Experimental study and clinical application of self-made microwave treatmental apparatus of liver tumor

    TAN Xuyan,WU Dan,JIA Yiqing

    (Department of Ultrasonography, Jiangsu Cancer Hospital, Nanjing 210009, China)

    【Abstract】 Objective To evaluate the experimental study and clinical application of self-made microwave treatmental apparatus in liver tumor treatment conducted by ultrasound.Methods Microwave was transplanted in the liver of fresh dissected liver tissue, healthy animals (pigs and dogs) and tumor lesion of two patients with Primary hepatocellular carcinoma (PHC) conducted by ultrasound,to observe sonography change influenced by different powers and times.Results The ellipsoid necrosis lesions (8 mm×5 mm×4 mm~36 mm×29 mm×24 mm) of liver (in vitro and in vivo) were found within 60~360 seconds after the microwave implanted with 20~70 W.The temperature in the center and periphery of lesions were 108℃ and (50±5)℃ respectively. Two patients with PHC were treated successfully by the self-made microwave apparatus.Conclusions Experimental study demonstrates that microwave in condition of 60 W and 180 s was better and the range of coagulation tissue was similar to that reported abroad. It proved that self-made microwave liver-tumor treatmental apparatus were successful and 2 patients with PHC were treated with microwave and achieved satisfactory results.
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    【Key words】 Ultrasonography;Liver neoplasms;Microwave

    超声引导下经皮穿刺瘤内微波热凝固治疗(percataneous microwave coagulation treatment, PMCT)是近几年肝癌局部治疗的一大进展[1-3]。我们和南京微波新技术应用研究所合作,研制了一种超声导向肝肿瘤微波治疗仪,并进行了动物实验和临床初步试用,与日本的HSE-SM微波治疗仪及北京董宝玮等研制的UMC-I微波凝固治疗仪所报告的实验结果分析和初步临床结果相似。现将我们的工作报告如下。

    资 料 与 方 法

    一、实验材料与方法

    1.离体新鲜猪肝实验:在超声导向下将微波天线针置于肝组织内,并在天线中心和旁开 1.0 cm、1.2 cm、1.5 cm处插入测温针。按照不同功率(20~70 W),不同时间(60~360 s)依次搭配成36个组,发射微波,观察即刻及全过程的声像图变化,记录温度,术后沿天线插入道为长轴剖开标本,再沿最大横径处切开,观察标本色泽及大体形态,测量记录剖面三维径值。每搭配组重复实验4次,共作用144个点。实验凝固标本固定后送病理检查。
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    2.动物实验:选用健康杂交犬2只(体重分别为20.0 kg和 21.5 kg)、圈养猪2头(体重分别为 20.0 kg和 25.0 kg)。麻醉后,在无菌条件下,用超声引导在右上腹经皮经肝植入微波天线,辐射功率及时间搭配组分别为60 W、180 s及40 W、300 s,观察记录实时声像图。实验犬在微波作用后即刻及1 d后,实验猪分别在8 d、28 d后解剖。解剖前经皮对肝脏及解剖后对裸肝行声像图观察,记录微波凝固区域三个径值,标本固定后送病理检查。

    3.临床病例:2例临床试用者为本院外科住院患者,均为男性,年龄分别为46岁和72岁,诊断“原发性肝癌”,病灶位于肝左外叶和左内叶,大小分别为 3.5 cm×2.7 cm和 5.4 cm×4.2 cm。其中1例病变紧贴第二肝门,手术难度大,行术中微波治疗。

    二、仪器

    自行研制的微波仪(图1),输出功率20~100 W连续可调。频率2 450 MHz,波长 12.2 cm。装有以秒计数脚踏定时和测温装置。面板上可显示温度、微波发射时间及功率数。微波天线总长30 cm,外径 1.6 mm(相当16 G),天线发射区长 2.6 cm。
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    超声仪采用HP 8500型,配原装穿刺导向器,选用14 G穿刺针(外径2 mm)作微波天线引导针。

    图1 自制肝脏肿瘤超声导向治疗仪:↑指连接微波发射天线接口,→指连接测温针接口

    结 果

    一、离体猪肝实验

    1.凝固灶大小及大体形态:功率20~70 W,时间60~360 s,搭配成36组,凝固灶大小见表1,形态呈椭球体,尾部略窄,质地较硬,沿天线长轴切开肉眼观察,自针道中心向外分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区(图2):

    Ⅰ区,细条状褐色带:即针道区,宽约1.5~2.0 mm;

    Ⅱ区,灰白色硬质区:即凝固区,半径(10.0±4.0)mm;
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    Ⅲ区,暗红色移行区:半径约(3.0±1.0)mm。

    2.声像图表现:微波天线呈强回声带,微波发射后即刻出现以天线的强回声带为中心,向四周弥散扩大强回声区,3 min左右凝固区范围再扩散甚微。与正常肝组织间境界欠清,整个形态呈椭圆形(图3)。

    3.温度场:微波作用时,肝组织温度分布以天线为中心向外递减,功率60 W时,温度变化见温度曲线(图4)。

    4.病理结果:病理结果与温度相对应,针道旁见空泡区汇管结构消失,细胞浊肿变性。周边的病理改变以45℃左右为界,45℃以上细胞发生变性坏死,符合临床治疗要求。

    二、活体动物实验

    我们选择微波发射功率及作用时间搭配分别为60 W 180 s及40 W 300 s,在活体动物进一步实验,结果见表2。
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    三、2例肝癌患者治疗后随访:自觉症状好转,1例体重轻度增加;AFP 1例阳性转阴,另1例稍有下降;超声及CT复查,病灶境界清,内部呈中等偏强回声,CDFI示血供不明显,病灶大小无明显变化。

    图2 微波作用后凝固灶长轴剖面,自凝固灶中心向外依次为:针道区(Ⅰ区)、凝固区(Ⅱ区)、与正常肝组织交界处(Ⅲ区)

    图3 微波发射后局部声像图:微波天线呈强回声带(↑),凝固灶呈椭圆形强回声区,境界欠清

    图4 功率60 W时肝组织治疗区域温度曲线

, http://www.100md.com     表1 不同功率、不同时间凝固灶标本

    三径线测量结果(mm×mm×mm) 时间

    20 W

    30 W

    40 W

    50 W

    60 W

    70 W

    60 s

    8×5×4

    8×6×4

    12×8×5
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    12×8×5

    15×12×8

    15×12×8

    120 s

    8×6×4

    9×6×4

    18×11×8

    19×12×8

    27×15×14

    26×16×11

    180 s

    9×9×5
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    10×8×4

    20×15×12

    20×15×12

    34×26×25

    34×26×24

    240 s

    10×9×8

    10×9×6

    24×20×21

    25×20×19

    33×26×24

    35×26×25
, 百拇医药
    300 s

    12×9×8

    11×9×6

    31×21×20

    30×21×20

    33×28×25

    35×28×24

    360 s

    12×9×8

    13×9×5

    30×21×19

    31×21×20
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    35×29×24

    36×29×24

    表2 微波热凝固后凝固灶肉眼观察、声像图表现及病理结果比较 实验动物

    及解剖时间

    凝固灶大小

    及肉眼观察

    声像图表现

    病理结果

    犬微波辐射

    31 mm×24 mm×19

    以针道为中心的强

    Ⅰ区细胞结构消失,即刻
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    mm,I、II、III区改变

    回声带向四周弥散

    Ⅱ、Ⅲ区肝细胞浊肿,与离体肝一致

    红细胞淤积

    犬微波辐射

    34 mm×28 mm×20

    针道显示清,呈中等

    I、II区多数肝细胞坏

    24 h后

    mm,I、Ⅱ、Ⅲ区有局

    回声,周边有境界感

, 百拇医药     死,III区大量中性

    限化趋势,境界清

    细胞浸润

    猪微波辐射

    25 mm×20 mm×18

    呈中等回声,局限

    肝细胞及汇管区结构

    8 d后

    mm,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区尚

    化,有类包膜环样

    消失,纤维母细胞胶原

    可辨,但有融合,境
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    改变

    增生,粒细胞淋巴细胞

    界清

    包裹

    猪微波辐射

    22 mm×20 mm×17

    呈不均匀性中等回

    均匀一致红染物质周

    28 d后

    mm,呈实质团块,Ⅰ、声,四周强回声环

    围少量淋巴细胞及中

    Ⅱ、Ⅲ区界不清,剖面
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    性细胞围绕成纤维反

    呈渣样,界清,有类包

    应带

    膜包裹

    讨 论

    一、自制微波治疗仪的初步评定

    自行研制的微波治疗仪,微波发射功率20~100 W,可以任意选择调节,时间可以秒计时,也可以分钟计时,随意设定,仪器配有测温装置,并在面板上直接显示参数,简明准确,操作使用十分方便,能满足临床治疗的需求。本实验微波热凝固范围及临床2例初步试用结果与国内外报告一致[2-4],表明仪器研制是成功的。

    二、微波功率及作用时间的选定

, 百拇医药     本实验中,功率从20 W逐渐增至70 W,作用时间由60 s增至360 s,凝固范围随之增大。但实验中功率增至70 W,作用时间360 s,其凝固区范围并非按相应比例增加。本实验结果以60 W、180 s为佳,凝固灶形态呈椭圆体,范围约34 mm×26 mm×25 mm,与国外采用60 W、120 s形成兔肝凝固灶形状及范围[2]相似,与国内董宝玮等[4]报道功率时间及形成凝固灶大小基本一致。

    三、凝固区与温度关系

    凝固灶的大体形态呈椭圆体,其尾部略狭窄,呈滴水珠状。凝固灶横切面,针道位于圆心处,表明温度场是以微波天线为中心,热能向四周均匀散布,从温度曲线中可见在中心旁区温度可高达108℃,边缘(中心旁开 1.5 cm)处温度(50±5)℃,此温度可使癌细胞发生坏死而产生治疗作用,故在60 W、180 s条件微波造成凝固区横径达3 cm左右。本实验的温度场范围实时声像图显示强回声区大小与病理所见坏死范围相对应,温度测定结果可作为判断肝组织凝固坏死的指标。
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    四、微波作用后局部声像图变化

    微波天线系金属制品,显示为清楚的强回声带,微波发射后,在最初60~180 s内,以针道为中心出现强回声并向四周迅速扩散增大,呈椭圆形。功率增大强回声区并不按比例扩散增大。微波作用后24 h,强回声针道显示尚清楚,凝固区局部呈中等回声,周边有境界感;微波作用8 d及28 d后,凝固灶呈不均匀性等回声,周边有强回声环,此征可能与病理上四周有纤维反应带有关。

    综上所述,微波辐射选用60 W、180 s在肝内可形成的凝固区范围约34 mm×26 mm×25 mm,提示本治疗主要适用于单个或2~3个小肝癌病灶的患者,对有卫星灶或中晚期肝癌的治疗可能受到限制。

    资助项目:江苏省科委应用基础研究基金 (BJ98040)

    参考文献

, 百拇医药     1,Zhou XD, Tang ZY, Yu YQ, et al. Microwave surgery in the treatment of hepatocellular carcinoma.Semin Surg Oncol, 1993,9:1-5.

    2,Seki T, Ubkabayashi M,Nabagawa T, et al.Utrasonically guided percutaneous microwave coagulation therapy for small hepatoceilular carcinoma. Cancer, 1994,74:817-825.

    3,Marakami R, Yoshimatsu S, Yamashita Y, et al. Treatment of hepatocellular carcinoma:value of percutaneous microwave coagulation. AJR, 1995,164:1159-1164.

    4,董宝玮,梁萍,于晓玲,等.超声引导下微波治疗肝癌的实验研究及临床初步应用,中华医学杂志,1996,76: 87-91.

    (收稿日期:1999-09-15), 百拇医药