相变微滴联合高强度聚焦超声治疗肿瘤的实验研究-生物医学工程专业论文.docx

相变微滴联合高强度聚焦超声治疗肿瘤的实验研究摘要全氟戊烷微滴乳剂，在一定强度和频率的超声作用下可以激发变成微泡（ADV），在其与高强度聚焦超声（HIFU）联合使用时，仅在靶区内变成气泡，在该区域内加强生物组织对HIFU吸收，在更短的时间内达到较多热量积累，从而克服目前HIFU治疗存在的治疗时间过长等问题。为了能够早日将该治疗方法推向临床，特别是对其增强HIFU在体治疗效果进行定量，论文利用4T1乳腺癌裸鼠模型，对HIFU联合微滴对在体动物肿瘤治疗的加强效果进行了深入研究。论文首先采用仿生物组织胶体研究了HIFU联合微滴形成的损伤程度，探索合适的治疗参数。结果证明在仿生物组织胶体内，HIFU 结合微滴可以使单点辐照形成的损伤体积增大16倍。而在多点辐照时，微滴乳剂可以降低HIFU辐照胶体形成热凝固损伤的阈值，使多个焦点之间能够更好的重叠，避免靶区组织残余。在进行肿瘤的治疗前，本文对肿瘤的生长规律以及血供情况进行了研究，定量分析了肿瘤的体积及血供情况的生长规律，基于该研究结果选择接种15天及21天的裸鼠肿瘤进行治疗。实验结果表明，分别对注射微滴乳剂和生理盐水的裸鼠肿瘤进行多点辐照治疗后(n=6)，HIFU联合微滴对肿瘤形成的平均最大损伤面积是HIFU单独治疗组肿瘤的2.9倍，HIFU联合微滴能够有效减少周边肿瘤组织的残余，治疗更加彻底。肿瘤治疗后的体积跟踪结果表明，HIFU 联合微滴治疗的裸鼠肿瘤体积迅速的减小，7天后，其肿瘤体积比注射生理盐水治疗组肿瘤体积小30倍。此外，改变HIFU治疗参数，使HIFU辐照点间距增大为原来的两倍时，HIFU 联合微滴组肿瘤大部分仍能够被杀死，而HIFU单独治疗组肿瘤细胞有大量残余；HIFU联合微滴组形成的平均最大损伤面积是HIFU单独治疗组的3倍(n=6)。研究结果证实所用HIFU系统能够在体激发全氟戊烷微滴为气泡，且HIFU联合微滴能够增强在体肿瘤的治疗。关键词：肿瘤治疗，高强度聚焦超声，相变微滴，动物实验Experimental Study ofAcoustic DropletVaporization Enhanced High Intensity Focused UltrasoundTreatment ofTumorABSTRACTAcousticdropletvaporization(ADV)isapromisingtechniqueenhancingthetherapeuticoutcomeofhighintensityfocusedultrasound(HIFU)treatment.Whendeliveredinvivo,ADVisgeneratedonlywithinthefocalregionofHIFU,whichincreasestheheataccumulationinaveryshorttime,andcorrespondentlyovercomecurrentdisadvantageoftheHIFUtreatmentwhichtakesalongtimeforlargetumors.ThetherapeuticeffectsofthecombinedHIFUandADVtreatmentof4T1tumorsinmicewasinvestigatedinthispaper.Tissue-mimickingphantomswereusedtoquantifytheenhancementoftheADVtechniqueandfindtheappropriatetreatmentparametersforinvivostudy.ItwasfoundadditionofthedropletstotheanimalbeforeHIFUtreatmentcouldenlargethelesionvolume upto16times. Andtheacousticthresholdrequiredtoformvisiblethermallesionwasfoundtobesignificantlyreduced.Beforetreattheanimalswiththecombinedmodality,tumorgrowthrateandthecorrespondentbloodsupplywerefollowed.Thegrowthcurveandregionswithsufficientbloodsupplyinsidethetumorwerequantified.Basedontheresults,tumorsgrownfor15daysand21daysweretreated.Histologicalexaminationshowedthatthec