彩色多普勒超聲定位體外超聲聚焦刀去腎交感神經(jīng)的有效性與安全性研究

金燦，張孝忠

目前全球高血壓患者約有10億，在未來發(fā)展中發(fā)病率將繼續(xù)不斷上升[1]。治療高血壓最重要的是控制病情進(jìn)展及靶器官損傷，血壓上升，心血管事件發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)也隨之升高[2]。高血壓患者幾近半數(shù)即使使用最新的降壓藥物或五種以上藥物聯(lián)用都不能達(dá)到充分降壓的目的[3]。以往大量臨床研究表明，交感神經(jīng)過度激活是原發(fā)性高血壓發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。其中，腎交感傳入神經(jīng)及傳出神經(jīng)通過調(diào)節(jié)腎素的釋放、水鈉平衡、腎血流量以及反饋于中樞交感系統(tǒng)的信號調(diào)節(jié)血壓，腎去交感化是目前降壓治療的“理想靶點(diǎn)”之一[4]。

近年，經(jīng)導(dǎo)管射頻消融雙側(cè)腎交感神經(jīng)治療高血壓的臨床實(shí)驗(yàn)已顯示出持續(xù)的降壓效果，然而，經(jīng)皮導(dǎo)管射頻消融時(shí)需電極與動脈內(nèi)膜直接接觸，可能促進(jìn)動脈粥樣硬化和狹窄及出現(xiàn)手術(shù)路徑相關(guān)并發(fā)癥等。高強(qiáng)度聚焦超聲（highintensity focused ultrasound，HIFU）技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于良性、惡性腫瘤的無創(chuàng)治療，具有非侵入性手術(shù)路徑、無接觸性的靶區(qū)消融優(yōu)勢，且對聲束穿過的組織和靶區(qū)周圍組織無損傷。不同組織對超聲的敏感性不同，血管對超聲能量有較好的耐受性，而神經(jīng)組織則易于受到超聲損傷[5]。

基于其上述特性，本研究首次通過彩色多普勒超聲定位下HIFU技術(shù)，對實(shí)驗(yàn)用小型豬實(shí)施雙側(cè)腎交感去神經(jīng)化（renal sympathetic denervation，RSD），通過采集RSD術(shù)前后的一般狀況、血壓、腎功能、血漿去甲腎上腺素濃度等指標(biāo)，評估該技術(shù)的安全性和有效性。

1 材料與方法

1.1 動物、實(shí)驗(yàn)試劑和儀器 8個(gè)月大健康雄性廣西巴馬小香豬18只（由北京實(shí)創(chuàng)世紀(jì)小型豬養(yǎng)殖基地提供），體質(zhì)量25～30 kg。HIFU治療機(jī)（重慶海扶公司研制），由功率源、診斷探頭、治療探頭、循環(huán)脫氣水、監(jiān)控系統(tǒng)組成，診斷探頭頻率為2.5MHz，治療探頭頻率為1.6MHz。鹽酸氯胺酮注射液（2 ml∶0.1 g，福建古田藥業(yè)有限公司），地西泮注射液（2 ml∶10 mg，國藥集團(tuán)容生制藥有限公司），肝素鈉注射液（2 ml∶12500 U，北京常生藥業(yè)責(zé)任藥業(yè)有限公司）。

1.2 體外超聲聚焦刀雙側(cè)腎動脈交感神經(jīng)消融術(shù)18只小型豬隨機(jī)分為3組，消融組1、消融組2及對照組，每組6只。所有動物給予35 mg/kg氯胺酮及1.5 mg/kg安定誘導(dǎo)麻醉，隨后予氯胺酮7 mg/kg及安定0.3 mg/kg維持麻醉。實(shí)驗(yàn)動物腎區(qū)皮膚備皮，去脂、去氣并用碘伏消毒，股動脈穿刺點(diǎn)區(qū)域備皮，并用碘伏消毒，經(jīng)皮股動脈穿刺，連接換能器并監(jiān)測血壓、心率。動物的左側(cè)腹壁浸在去氣蒸餾水中，以彩色多普勒血流成像（Color Doppler flow imaging，CDFI）定位左腎動脈長軸，攝取超聲影像，觀察腎動脈及其血流狀態(tài)是否正常。后以CDFI做引導(dǎo)，由腎動脈近端開始，分別聚焦于腎動脈十二點(diǎn)和六點(diǎn)鐘方向，消融組1中，每一點(diǎn)單次消融強(qiáng)度為280 W×2 s，間隔2 s后重復(fù)消融，上述操作重復(fù)10次，即各點(diǎn)消融時(shí)間總共為20 s，間隔總共為20 s，后焦點(diǎn)向腎動脈遠(yuǎn)端移動3 mm，重復(fù)上述操作，以此類推，共消融8個(gè)點(diǎn)，即腎動脈血管外壁十二點(diǎn)鐘和六點(diǎn)鐘方向由近及遠(yuǎn)各消融4個(gè)點(diǎn)，一側(cè)腎動脈總治療時(shí)間為320 s，另一側(cè)行相同操作。消融組2每點(diǎn)消融強(qiáng)度為320 W×2 s，其余操作方法同前。對照組于麻醉后僅以CDFI行腎動脈超聲檢查，并有創(chuàng)測量血壓。

1.3 血漿去甲腎上腺素、腎功能等檢測 分別于術(shù)前、術(shù)后即刻、術(shù)后7 d及28 d抽取血樣。血漿去甲腎上腺素采用酶聯(lián)免疫吸附法測定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）：取豬全血并以4000 轉(zhuǎn)/min離心15 min，取上清液，凍存于-80°冰箱保存。收齊樣品后，采用試劑盒檢測，讀取OD值，計(jì)算濃度。抽取外周靜脈血用于腎功能檢測（血清尿素、肌酐與尿酸），使用強(qiáng)生全自動生化儀Vitros350測定。

1.4 病理檢測 所有動物于手術(shù)后28 d處以安樂死，取材固定（組織厚度不超過0.5 cm）、脫水透明、浸蠟包埋并于切片后行HE染色，觀察腎動脈交感神經(jīng)是否缺損。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，治療前后均數(shù)的比較采用配對t檢驗(yàn)，多組間均數(shù)比較采用方差分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)動物手術(shù)情況 術(shù)中動物心率、血壓未出現(xiàn)明顯波動，生命體征平穩(wěn)。術(shù)后手術(shù)區(qū)皮膚輕度發(fā)紅、發(fā)熱，無破潰。術(shù)后28 d所有實(shí)驗(yàn)動物未見明顯體重改變，進(jìn)食正常，生命體征平穩(wěn)，皮膚紅腫已消退。

2.2 術(shù)前與術(shù)后血壓比較 與手術(shù)前比較，消融組2手術(shù)后第7 d收縮壓下降[（132.67±6.86）mmHg vs. （122.33±6.15）mmHg]（1mmHg=0.133kPa），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第28 d收縮壓下降[（132.67±6.86）mmHg vs. （117.83±6.49）mmHg]，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。與對照組比較，消融組2在術(shù)后第7、28 d收縮壓下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。三組舒張壓術(shù)前術(shù)后以及三組之間比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P均＞0.05）。

2.3 血漿去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）濃度變化 與手術(shù)前比較，消融組1、消融組2術(shù)后7 d、術(shù)后28 d測得血漿NE濃度降低，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。與對照組和消融組1比較，消融組2術(shù)后7 d與術(shù)后28 dNE濃度降低，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01），詳見表3。

2.4 三組術(shù)前、術(shù)后血肌酐、尿素氮和尿酸水平比較 三組術(shù)前血肌酐、尿素氮、尿酸與術(shù)后即刻、術(shù)后7 d及術(shù)后28 d比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。三組術(shù)前、術(shù)后即刻、術(shù)后7 d及術(shù)后28 d比較血肌酐、尿素氮、尿酸水平，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。具體見表4，表5，表6。

2.5 病理學(xué)變化 光鏡下可見對照組腎動脈血管壁的內(nèi)膜、中膜與外膜結(jié)構(gòu)組織完整，未見血管壁損傷、變性或壞死。消融組可見伴行于血管外膜的神經(jīng)細(xì)胞水腫、變性，并有輕度脫髓鞘改變（圖1）。

2.6 消融區(qū)域改變 于超聲波消融范圍及能量波及區(qū)域切開，逐層分離，未見皮下血腫、膿腫，無血栓形成，無組織壞死，切開腹膜，撥開臟器，暴露腎臟、腎動脈及腹主動脈，腎動脈周圍未見紅腫、血腫，無假性血管瘤及動脈夾層，周圍結(jié)締組織未見損傷、壞死。

表1 各組收縮壓比較

表2 三組舒張壓比較

表3 三組去甲腎上腺素濃度

表4 三組血肌酐比較

表5 三組尿素氮水平比較

表6 三組尿酸水平比較

圖1 正常對照和消融HE染色結(jié)果（A.對照組；B.消融組）

3 討論

目前，高血壓是致全球死亡的首位原因[3]。迄今為止，通過干預(yù)交感神經(jīng)系統(tǒng)降低血壓的研究未曾間斷[6]。腎交感傳入神經(jīng)與傳出神經(jīng)通過調(diào)節(jié)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)與血漿兒茶酚胺等調(diào)節(jié)血壓[7]。在不同類型的高血壓病患者中，腎交感神經(jīng)活性增強(qiáng)起著重要作用，且與高血壓導(dǎo)致的代謝綜合征密切相關(guān)[8]。因此，選擇性RSD成為治療高血壓的策略之一[9]。2009年，Krum首次發(fā)表了HTN-1的研究結(jié)果，該研究在50例難治性高血壓患者中應(yīng)用經(jīng)皮導(dǎo)管RSD術(shù)，隨訪6個(gè)月內(nèi)平均系統(tǒng)血壓下降22/11 mmHg，隨后于2010年公布了HTN-2的后續(xù)臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨訪6個(gè)月內(nèi)平均系統(tǒng)血壓下降31/12 mmHg，但術(shù)后分別出現(xiàn)了1例腎動脈撕裂和2例股動脈假性動脈瘤的近期并發(fā)癥[8,10]。腎動脈痙攣是經(jīng)皮導(dǎo)管RSD常見的短期并發(fā)癥，腎動脈撕裂亦有報(bào)道。雖然術(shù)后腎動脈狹窄的發(fā)生率低，但是穿刺位置的股動脈假性動脈瘤和血腫發(fā)生率較高[11]。本實(shí)驗(yàn)選擇豬作為模型，因其腎動脈、腎臟解剖及腎交感神經(jīng)的分布特點(diǎn)均與人類極為相近，結(jié)果更加具有參考價(jià)值[12]。根據(jù)Kristin等[13]的研究，豬腎交感神經(jīng)多集中分布腎動脈近中段，采用選擇性RSD，從腎動脈近端至遠(yuǎn)端進(jìn)行消融治療。本研究以320 W×2 s的強(qiáng)度行RSD后，血壓平均下降了15/6 mmHg，而在HTN-1研究中，患者術(shù)后30 d血壓平均下降14/10 mmHg[8]。所有消融組動物術(shù)后一般情況與腎功能未見明顯異常，未見炎癥反應(yīng)、血栓形成和手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥，病理染色未見血管壁及周圍結(jié)締組織損傷，提示超聲定位HIFU行RSD安全性較高。

在手術(shù)原理與方法方面，HIFU系統(tǒng)與經(jīng)皮導(dǎo)管射頻消融有所不同。HIFU為一項(xiàng)無創(chuàng)腫瘤治療技術(shù)，與超聲顯像技術(shù)相結(jié)合，通過超聲波的熱固化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)以及空化效應(yīng)等破壞聚焦處目標(biāo)組織，使其發(fā)生不可逆損傷[14]。然而，在經(jīng)皮導(dǎo)管射頻消融中，導(dǎo)管與射頻發(fā)生器相連，需經(jīng)導(dǎo)絲將熱能直接由血管內(nèi)壁傳導(dǎo)至附著于血管外壁的神經(jīng)組織達(dá)到熱損傷效果。超聲波消融無需接觸血管內(nèi)壁，在腎動脈血管畸形的特殊情況下，亦可采取選擇性RSD的手術(shù)策略[8]。以往對導(dǎo)管射頻消融行RSD的相關(guān)研究顯示，并發(fā)癥多由股動脈穿刺入路這一侵入性操作引起，如股動脈假性動脈瘤、皮下血腫、腎動脈撕裂等[10]。本實(shí)驗(yàn)通過HIFU技術(shù)行RSD后，未見任何相關(guān)術(shù)后并發(fā)癥，且超聲聚焦消融的單點(diǎn)范圍可達(dá)2×2×6 mm3，本實(shí)驗(yàn)中每點(diǎn)消融間隔3 mm，可將能量影響范圍均勻覆蓋至血管外周。HIFU的無創(chuàng)操作特性使得RSD術(shù)術(shù)后相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)降低，且超聲定位系統(tǒng)無輻射，無需注射造影劑顯影，相較于導(dǎo)管射頻消融，降低了患者風(fēng)險(xiǎn)。

本研究首次以豬為模型通過HIFU行RSD術(shù)，證實(shí)了其明顯抑制血漿NE的釋放、損傷腎交感神經(jīng)，從而達(dá)到有效降低血壓的目的，術(shù)后無嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生。無創(chuàng)、簡單的操作特點(diǎn)使得HIFU在RSD的治療領(lǐng)域中擁有更廣大的前景。然而，本實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)點(diǎn)為28 d，仍缺乏長期觀察，而有關(guān)術(shù)式的選擇以及治療強(qiáng)度，還有待進(jìn)一步探討。

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