功能近红外光谱对激光诱导间质热疗法治疗肝癌实时在位疗效评估的初步研究

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1、功能近红外光谱对激光诱导间质热疗法治疗肝癌实时在位疗效评估的初步研究：王栋，周家华，王晋阳，钱志余，陶可涛【摘要】目的：探讨功能近红外光谱(fNIRS)实时在位监测肝癌激光热疗的敏感性、可行性。方法：体外培养H22肝癌细胞,建立小鼠的肝脏原位移植肿瘤,分不同时间相同功率及不同功率相同时间组分别对肝肿瘤进行激光热疗,同时利用fNIRS监测系统对热疗过程进行实时监测获取相关参数,术后第1天利用7.0T核磁共振(MRI)及病理学检查确定肿瘤毁损范围。结果：以病理学结果为激光疗效判断标准，在相同时间不同功率组MRI在2.1RI一直未提示组织损伤，而μs在150s出现稳定平台期。结论

2、：fNIRS相对目前主要的肿瘤热疗监测手段MRI更加敏感,为开发实时在位激光诱导肿瘤间质热疗精确治疗系统打下基础。【关键词】功能近红外光谱;肝脏原位移植肿瘤;激光间质热疗;优化散射系数;7.0T核磁共振;小鼠激光诱导肿瘤间质热疗(laserinducedinterstitialthermotherapy,LIIT)是将激光通过光纤导入到肿瘤组织内部并从加入头表面发出,肿瘤组织吸收激光能量而被加热,由于过热和凝结效应而坏死，它是一种可使局部生物组织凝结坏死的新型肿瘤热疗技术,广泛用于治疗脑、肝脏、乳腺等各部位的肿瘤和良性前列腺增生[12]，但LIIT过程中的实时评估是目前激

3、光治疗的一个技术难题。本实验利用功能近红外光谱(fNIRS)系统对LIIT进行实时监测,与核磁共振(MRI)评估效果相比较,初步探讨fNIRS方法的敏感性及可行性。目前国内外还没有fNIRS应用于LIIT的报道。　　1材料与方法　　1.1实验动物、细胞及仪器　　清洁级昆明小鼠55只,雌雄对半,4～6周龄,体重18～20g(南京青龙山实验动物繁殖场提供);H22肝细胞肿瘤(北京肿瘤研究所提供);808nm激光发射器(NLFC2.0763LASERLIGHT,上海恩耐激光厂);fNIRS监测系统(南京航空航天大学生物医学工程系基于Labviel-1的单细胞悬液。75%酒精

4、棉球消毒小鼠皮肤,将2×106～3×106(约0.2ml)的单细胞悬液接种于小鼠右腋窝皮下,建立小鼠皮下移植瘤模型。皮下移植瘤建立3周左右待其长至直径约1.5cm大小时,颈椎脱位法处死皮下荷瘤鼠,消毒皮肤,取下肿瘤,浸入含100U·ml-1青霉素和100μg·ml-1链霉素的1640培养液中,去除中央坏死组织，选取周围健康肿瘤组织剪成大小约1.0mm3的瘤块供原位移植用。1%戊巴比妥钠(10mg·kg-1)腹腔注射麻醉昆明小鼠,75%酒精消毒皮肤,上腹正中行1.0cm的纵行切口,暴露肝脏左叶,无菌眼科剪于左叶横行戳一长约3mm的破口,棉签压迫止血,将瘤块植入肝脏,60可吸

5、收缝线缝合肝脏。适当棉签压迫止血,待止血彻底后60可吸收缝线分层缝合腹部肌层及皮肤,金霉素软膏涂抹切口。　　1.3实验动物分组　　46只小鼠成功建立原位肝脏移植瘤模型，将42只分为相同时间不同功率组，即1.2RI影像对比　　热疗前1d及热疗后第1天,1%戊巴比妥钠(10mg·kg-1)1/2量腹腔注射麻醉加异氟烷吸入麻醉原位移植肝肿瘤小鼠后行上腹部核磁扫描(T2像),获取激光热疗毁损前后肝肿瘤影像。　　1.6热疗、MRI扫描后肝肿瘤病理组织学检查　　在上述激光热疗、7.0TMRI扫描后立即处死小鼠取下肝脏肿瘤标本,行病理组织学检查,以确定肝肿瘤坏死程度及范围。　　1.7统

6、计学处理　　采用SPSS13.0统计软件包，应用单因素方差分析法进行分析。　　2结果　　2.1相同时间不同功率组　　1.2W150s亚组、2.1W150s亚组、2.4W150s亚组和对照亚组温度变化趋势如图1所示。我们看出激光输出功率越大温度上升越高,但大致都在热疗后60s左右到达平台期,4亚组平台期温度差异有统计学意义,见表1。图1相同时间不同功率组温度变化趋势图　　1.2W150s亚组、2.1W150s亚组、2.4W150s亚组和对照亚组热疗中μs趋势如图2。我们看出激光输出功率越大,μs曲线上升越快,到达平台期时间越短且平台越高。1.2W150s亚组140s前后上升至

7、平台期,2.1W150s亚组在120s前后升至平台期,2.4W150s亚组90s前后升至平台期。4亚组平台期μs差异有统计学意义,见表1。表1相同时间不同功率组温度与优化散射系数比较大致为平台期;4亚组温度比较均取平台期105s点温度值;4亚组优化散射系数均取平台期145s点μs值。4亚组温度采用onewayANOVA分析得F=330.381,P<0.001。4亚组优化散射系数采用onewayANOVA分析得F=400.846,P<0.0011.2W150s亚组、2.1W150s亚组和2.4W150