高强度聚焦超声辐照兔乳腺肿瘤后靶区声像图相关函数的分析研究

摘要

随着科技的发展，无创治疗已经成为人们越来越关注的话题。高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound，HIFU)就是今年来发展起来的无创肿瘤治疗新技术，其治疗原理是通过对超声波的聚焦，将焦点处于治疗肿瘤靶区，使靶区温度瞬时达到60℃或以上，致使肿瘤组织发生凝固性坏死，达到治疗肿瘤的目的。为了实现HIFU治疗术前肿瘤的准确定位、术中的实时监控及疗效评价，安全有效的监控手段显得十分重要。目前临床上，超声监控因其无辐射、实时性好，而应用最广泛。超声监控采用了传统的灰度变化或灰度值变化判断组织的凝固性坏死情况，后来研究发现，辐照前后靶区组织凝固性坏死情况，通过此监控方法，存在部分判别错误，因此需要寻求更加精确的判别方式。本研究通过对不同条件下辐照前后声像图进行相关函数分析，以寻求更加准确的监控方式，为HIFU治疗提供有力的保障。
　　目的
　　(1)探讨在HIFU辐照后，声像图灰度、相关函数判别结果与靶区组织凝固性坏死的关系，以提高监控超声的判断准确度与灵敏度。
　　(2)探讨在纳米微泡条件下，HIFU辐照后，微泡组与对照组靶区声像图灰度、相关函数判别结果与HIFU辐照发生凝固性坏死的关系，比较相关函数与灰度判别的准确性与稳定性。
　　方法
　　(1)120只左侧第二乳腺建模成功的VX2移植性肿瘤兔随机分为4组，即90 W、100 W、120 W、150 W组，采用HIFU定点辐照，辐照时间均为3 S，观测靶区辐照前后声像图灰度变化和灰度值变化，并进行相关函数运算，用支撑矢量机(Support Vector Machine，SVM)筛选作为判别标准的参数值，以病理结果作为标准，分组及整体比较两种判别方式的判断灵敏度。
　　(2)60只双侧第二乳腺建模成功的VX2移植性肿瘤兔随机分为90W，120 W，150 W组，每组20只，采用HIFU定点辐照，辐照时间统一为3 S，辐照左侧肿瘤时注射微泡造影剂，右侧作对照，观测靶区辐照前后声像图变化和灰度值变化，并对靶区声像图进行相关函数运算，以病理结果作为标准，比较对照组与微泡组中灰度判别方式与相关函数判别方式的准确性与稳定性。
　　结果
　　(1)90 W组中，发生凝固性坏死(CN)样本数为8，未发生凝固性坏死(NCN)样本数为22，运用相关函数判对率为83.33％，灰度判对率为53.33％，其差异有统计学意义(P<0.05)；100 W组中，CN样本数为11，NCN样本数为19，运用相关函数判对率为83.33％，灰度判对率为60.00％，其差异有统计学意义(P<0.05)；120 W组中，CN样本数为16，NCN样本数为14，运用相关函数判对率为86.67％，灰度判对率为66.67％，其差异有统计学意义(P<0.05)；150 W组中，CN样本数为24，NCN样本数为6，运用相关函数判对率为93.33％，灰度判对率为80.00％，其差异有统计学意义(P<0.05)。90 W组与150 W组进行比较，灰度判断，其差异有统计学意义，P=0.028；相关函数判别，其差异无统计学意义，P=0.228。对120个样本进行辐照前后声像图相关函数分析，总判对率为86.70％，高于灰度判对率65.00％，其差异有明显统计学意义(P<0.05)。
　　(2)计算各剂量组坏死样本组织辐照前后靶区声像图相关函数值，相关函数值越小，靶区组织坏死程度越深，面积越大，90 W组中，微泡组相关函数值为0.56±0.02，对照组为0.65±0.07，其差异有统计学意义，t=-2.66，P=0.0159；120 W组中，微泡组相关函数值为0.50±0.08，对照组为0.61±0.09，其差异有统计学意义，t=-3.60，P=0.0011；150 W组中，微泡组相关函数值为0.48±0.08，对照组为0.54±0.06，其差异有统计学意义，t=-2.23，P=0.0329。微泡组60个样本中，CN样本数为44，运用相关函数判对率为86.4％，灰度判对率为75.0％，其差异有统计学意义(P<0.05)；微泡组NCN样本数为16，运用相关函数判对率为81.3％，灰度判对率为62.5％，其差异有统计学意义(P<0.05)；对照组60个样本中，CN样本数为35，运用相关函数判对率为85.7％，灰度判对率为71.4％，其差异有统计学意义(P<0.05)；对照组NCN样本数为25，运用相关函数判对率为76.0％，灰度判对率为56.0％，其差异有统计学意义(P<0.05)；微泡组与对照组，灰度评价，其差异具有统计学意义(P<0.05)；相关函数判别，其差异无统计学意义(P>0.05)。对120个样本进行辐照前后声像图相关函数分析，总判对率为83.3％，高于灰度判对率68.3％，其差异有统计学意义(P<0.05)。
　　结论
　　运用相关函数对HIFU辐照兔乳腺肿瘤后靶区声像图进行分析，其准确性与灵敏性均优于灰度评价。在纳米微泡条件下，灰度判别正确率有显著提高，相关函数判别正确率依旧高于灰度评价，其与无微泡条件下比较，无统计差异，其稳定性明显优于灰度评价。运用相关函数判别方式，能有效提高HIFU监控质量，有望成为新的监控方式。