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编号:10284133
超声波对新西兰白兔脑损伤的超微病理学研究*
http://www.100md.com 《中国康复医学杂志》 1998年第6期
     作者：俞世勋1 高敬龙1 郭民霞1 杨素英1 孙玉珍11 李彦玲1

    单位：1 陕西省人民医院老年神经科，西安市友谊西路214号，710068

    关键词：

    中国康复医学杂志980609 长期以来，脑部被一些学者视为超声波治疗的禁区，超声波在脑部应用的安全性问题也存有一定的争议，新近人们对超声波在脑部的应用有了新的认识。作者等用小剂量超声波治疗脑部疾病取得了较好的疗效，而且基础与临床研究提示是相对安全的〔1，2〕。但是脑组织在不同超声波剂量及方法作用下的耐受性及超声波在脑部应用的安全范围尚未见报导，超声波引起脑损伤的病理学特征，尤其是超微病理学特征详细描述者也甚少。本研究采用1.0～2.0W/cm2的脉冲或连续超声波作用于新西兰白兔(NZW)头部，通过对不同剂量、不同方法作用下的NZW脑超微病理学研究，探讨超声波作用于头部的安全剂量范围及其超声损伤特征，为超声波治疗在脑血管疾病中的应用提供科学依据。
, 百拇医药
    1 材料与方法

    1.1 实验动物

    经过检疫的健康新西兰白兔(NZW)55只，成龄，体重1.50～2.00kg，平均体重1.78kg。雄性28只，雌性27只。

    1.2 实验方法

    1.2.1 超声波照射及分组：将NZW随机分成11组，每组动物的体重及性别大致相同，分别在头部备皮去毛，涂接触剂，应用上海822厂生产的CSL-1型超声波治疗机，采取脉冲或连续超声波移动法对NZW全脑进行照射，每次作用时间为10min，持续10天或20天(表1)。

    表1 超声波照射及病理观察分组 组别

    光镜

    (例)
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    电镜

    (例)

    超声剂量

    (W/cm2)

    波形

    时间

    (天)

    A

    5

    1

    2.00

    脉冲

    10
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    B

    5

    1

    2.00

    连续

    10

    C

    4

    1

    1.50

    脉冲

    10

    D

    5
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    1

    1.50

    连续

    10

    E

    5

    1

    1.50

    脉冲

    20

    F

    5

    1

    1.50
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    连续

    20

    G

    5

    1

    1.25

    脉冲

    20

    H

    5

    1

    1.25

    连续

    20
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    I

    5

    1

    1.25

    脉冲

    10

    J

    5

    1

    1.25

    连续

    10

    对照组

    5
, 百拇医药
    1

    10或20

    1.2.2 病理学观察

    1.2.2.1 光镜观察：在超声波照射结束时，立即于10%的水合氯醛静脉麻醉下，开颅暴露脑组织，手术取出左半球脑组织。切片、染色后进行光镜检查。

    1.2.2.2 电镜观察：在超声波照射结束时，立即于10%的水合氯醛静脉麻醉下，缓冲液配制2.5%的戊二醛40～60ml颈动脉灌注，手术取出左半球脑组织，每只取大脑皮层浅、深两份标本，皮质浅层一般取带有蛛网膜标志的标本，主要观察分子层以下的神经细胞；皮质深层一般取有少许白质神经纤维的标本，主要观察多形细胞和节细胞层。

    2 实验结果

    2.1 组织病理学变化
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    2.00W/cm2的超声波组光镜下神经细胞变性坏死或溶解，胞体内尼氏体明显减少或消失，神经纤维断裂或脱髓鞘；此病理变化在连续超声波组尤为明显。1.50W/cm2的超声波组光镜下神经细胞变性坏死，胞体内尼氏体减少(有的约占50%)，胶质细胞增生，神经纤维有断裂现象，但其程度比2.00W/cm2超声波组为轻；1.25W/cm2的连续超声波组镜下观神经细胞肿胀变性，少量坏死，尼氏体轻度减少。1.25W/cm2的脉冲超声波组显微镜下仅有脑膜血管扩张，无出血坏死灶，神经细胞无变性坏死，尼氏体减少也不明显。

    2.2 超微病理学变化

    2.2.1 一般概括：超微结构中NZW脑皮质神经细胞依其内含内质网的多少和电子密度的大小分为明细胞和暗细胞，前者核圆边缘光滑，可有单个凹陷或核裂，核仁居中，有明显核仁丝，周围有时有异染色质围绕，异染色质细小稀疏散在，核周胞质粗面内质网少，散在或平行排列，多聚核糖体散在，线粒体较小散在，此外有高尔基体，少许微管和溶酶体；细胞电子密度低而比较透明。后者核电子密度较大，核形不正，常有突起或边缘呈锯齿状，核仁大而圆，细胞电子密度较大，有丰富的粗面内质网几乎占满全部胞质，或层状排列，或分枝连成网状，有高度发达的高尔基体，胞质内充满多聚核糖体和游离核糖体，并可见散在的线粒体和溶酶体。
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    2.2.2 超声波对NZW脑损伤的超微病理学变化：详见表2。

    表2 超声波对NZW脑损伤的超微病理学变化 组别

    A、B

    C、E

    D、F

    G、I

    H、J

    对照组

    例数

    2

    2

    2
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    2

    2

    1

    神经细胞水肿

    +++

    ++

    ++

    +

    +

    +

    神经元坏死

    +++

    +

    ++
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    -

    -

    -

    膜内陷中断

    ++

    +

    -

    -

    +

    -

    染色质凝集

    +++

    ++

    -
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    -

    +

    -

    细胞质溶解

    +++

    ++

    -

    -

    +

    -

    细胞器破坏

    +++

    ++

    -
, 百拇医药
    -

    +

    -

    胶质细胞病变

    +++

    ++

    -

    -

    +

    -

    细胞核变化

    ++ ++

    +++

    -
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    -

    +

    -

    细胞质破坏

    ++ ++

    +++

    -

    -

    

    -

    神经纤维损伤

    +++

    ++

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    -

    +

    -

    毛细血管损害

    ++ ++

    ++

    -

    -

    +

    -

    血管周围变化

    ++ ++

    ++
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    +

    +

    +

    +

    注：-基本正常；+轻度变化；++中度变化；+++、++++重度变化

    3 讨论

    超声波是一种机械波，并能通过弹性介质传播；通过组织时转换成热能，照射局部组织引起损伤；超声波还能在神经组织中可产生气泡，并汇集成腔隙，并能使机体产生一些生物活性物质及自由基等对脑组织产生损伤；不同的超声波剂量和类型作用于头部，产生不同的效应，脑组织吸收后产生的损害也不同〔3，4〕。本研究结果提示：2.0W/cm2的超声波组光镜下神经细胞变性坏死或溶解，胞体内尼氏体明显减少或消失，神经纤维断裂或脱髓鞘。电镜下尚存的神经细胞肿胀，核膜增厚、内陷且有中断，染色质凝集呈点状；胞质内见少数线粒体外，大部分细胞器破坏溶解，其质呈衰败景象；所见线粒体或肿胀或固缩，嵴断裂溶解呈空化样改变；高尔基体结构模糊。胶质细胞变化大致同神经细胞，细胞核呈固缩状，细胞基质破坏更为严重。毛细血管腔极度纡曲，内皮细胞膜断裂，细胞核纡曲，管腔结构模糊不清，管腔周围结构破坏殆尽，几乎成一空白带。此病理变化在连续超声波组尤为明显。1.5W/cm2的超声波组光镜下神经细胞变性坏死，胞体内尼氏体减少，胶质细胞增生，神经纤维有断裂现象。电镜下可见到神经元坏死，神经细胞多数线粒体扩张嵴断裂空化，大部分胶质细胞水肿空化，神经纤维鞘变性紊乱断裂，血管周围水肿；但其程度比2.0W/cm2超声波组为轻。1.25W/cm2的连续超声波组光镜下神经细胞肿胀变性，少量坏死，尼氏体轻度减少。电镜下神经细胞形态尚可，部分线粒体嵴模糊，大多数星形胶质细胞形态正常，个别小胶质细胞边缘模糊，变性坏死，神经纤维鞘变性分层，血管周围足突水肿。
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    另外本研究发现超声波引起的损害主要分布在深部白质区，光镜下表现为白质疏松，呈网状，并有片状坏死灶，而脑皮质则损害较轻或不明显。电镜下表现为皮质深层神经细胞、胶质细胞、神经纤维、毛细血管等的超微病理变化，虽然和皮质浅层病变相似，但其程度均比浅层严重。这与以往文献〔6〕认为脑灰质更易受超声波损伤的报导不同，新近也有类似文献报导，认为引起皮质损伤的超声波剂量约为白质损伤的2倍〔4〕。此病理特点可能与本实验采用的环形移动法超声波而不形成驻波有关〔5〕。

    作者近年来对小剂量超声波对实验性脑出血安全性进行研究，采用0.5～1.0W/cm2的脉冲超声波作用于家犬实验性脑出血模型，通过观察大脑皮质神经细胞、胶质细胞、神经突触、神经纤维及微小血管的病理变化提示，小剂量超声波对脑组织无损害〔1〕。本研究提示，1.25W/cm2的脉冲超声波作用于NZW大脑，显微镜下仅有脑膜血管扩张，无出血坏死灶，神经细胞无变性坏死，尼氏体减少也不明显。电镜下仅见神经细胞、胶质细胞及毛细血管周围水肿，此变化和对照组相比无明显差异，可能系手术刺激所致。此结果支持了小剂量(0.75～1.25W/cm2)的脉冲超声波作用于脑部是相对安全的学术观点。
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    4 参考文献

    1 俞世勋，等.小剂量超声波治疗实验性脑出血的安全性研究.中国康复医学杂志，1992，7(5)：213.

    2 俞世勋，等.超声波治疗老年人脑出血的疗效研究.中国康复医学杂志，1995，10(2)：78.

    3 钱文秋.临床超声诊断学.北京：人民军医出版社，1991.81.

    4 藏克.实用神经病理学.内蒙人民出版社.1979.134.

    5 金翊译.治疗用超声波的物理基础.国外医学*康复医学分册，1989，1：24.

    6 郭志英，等.超声波治疗学.西安：陕西人民出版.第1版.1983.41

    致谢：承蒙陕西省人民医院电镜室及西安医科大学电镜教研室有关专家学者的大力协助，在此深表谢意!

    * 本文系陕西省科委资助的“超声波对新西兰白兔脑损伤研究”科研项目论文之一

    收稿日期：1997-07-15, 百拇医药(俞世勋1 高敬龙1 郭民霞1 杨素英1 孙玉珍11 李彦玲1)