不同離體組織射頻消融氣化范圍與凝固灶范圍的對比研究

史婧文，陳云云，楊曄，師雯，李考，黃瑛

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 超聲科，遼寧 沈陽 110004

不同離體組織射頻消融氣化范圍與凝固灶范圍的對比研究

史婧文，陳云云，楊曄，師雯，李考，黃瑛

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 超聲科，遼寧 沈陽 110004

目的多時間段和多種功率對離體豬肌肉、肝臟組織進行射頻消融，測量其氣化范圍與消融灶范圍的差異，探討不同組織氣化范圍與消融灶范圍的關(guān)系。方法對新鮮豬肌肉（外脊）、肝（各54塊）行射頻消融,按消融功率和時間將實驗材料分成9組，每組6個消融灶。實驗重復(fù)3次，分別測量超聲引導(dǎo)下氣化范圍和消融灶最大切面的縱徑、橫徑及厚徑，并計算體積，以比較氣化范圍與消融灶的差異。結(jié)果相同時間、相同功率下，豬肌肉消融灶的體積變化范圍顯著大于豬肝臟消融灶體積。超聲氣化范圍與消融灶大小相關(guān),肌肉組織中二者相關(guān)系數(shù)r=0.624，P＜0.000；肝臟組織二者相關(guān)系數(shù)r=0.422，P＜0.000。豬肌肉與肝臟RFA后，同一組織氣化范圍多大于消融范圍，且肌肉組織氣化范圍與消融范圍的差值顯著性小于肝臟組織差值。結(jié)論相同條件下，不同組織射頻消融體積不同，不同組織氣化范圍與消融范圍差值不同。

射頻消融；超聲；消融灶；氣化；腫瘤治療

引言

目前，射頻消融（Radio Frequency Ablation，RFA）已廣泛應(yīng)用于臨床治療中，以其治療時間短、療效好、術(shù)后并發(fā)癥少等特點，為許多年齡較大、腫瘤切除術(shù)后復(fù)發(fā)[1-2]、伴隨其他內(nèi)科基礎(chǔ)疾病[3]或有手術(shù)禁忌癥的患者提供了更好的診療方案。在保證治療效果的同時，RFA術(shù)后創(chuàng)口美觀的特點也為較多人所青睞。目前RFA治療肝臟[4]、甲狀腺腫瘤[5]、子宮肌瘤[6]等腫瘤方面已初顯成效。超聲引導(dǎo)下RFA治療腫瘤，主要通過氣化范圍估測消融范圍，以判斷是否消融完全，故氣化范圍與消融范圍是否一致對精準消融腫瘤有重要意義。本實驗擬采用不同功率對離體新鮮豬肌肉、肝進行消融，比較不同條件下消融范圍與氣化范圍的差異，為臨床RFA提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

由市場購得離體新鮮豬肌肉（外脊，下稱肌肉）、豬肝（下稱肝臟）各162塊，大小約5 cm×3 cm×5 cm，將材料分為3等份，每份材料肌肉與肝臟各54塊。

1.2 儀器與方法

采用射頻治療儀（WB991029型，日本OLYMPUS公司），射頻電極前端尖銳，總長度為100 mm，裸露端長度5 mm，直徑2 mm。使用超聲儀（LOGIQ E9，美國GE公司）及探頭ML 6-15（頻率：4.0～13.0 MHz），千分尺（IP54型，錫豐牌），分辨率0.01 mm，誤差±0.02 mm。每次取材料一份，隨機分為9組，每組均包括6塊肌肉、6塊肝臟。超聲引導(dǎo)下將射頻電極插入組織內(nèi)，進針深度約為標本長度的2/3，以15、30、45 W的功率，分別消融30、60、90 s，每組6個消融灶。超聲引導(dǎo)下觀察并測量氣化范圍最大切面的縱徑（Dl）、橫徑（Ds）及厚徑（Dt），并計算體積（V=Dl×Ds×Dt×π/6）[7]。消融結(jié)束后沿針道長軸剖開，觀察各組織消融范圍，取最大的切面分別測量消融灶縱徑、橫徑及厚徑，并計算體積，以對比不同時間和功率消融灶的大小，及消融范圍與氣化范圍的差異，至此為一次實驗。以相同方法，共實驗3次，取平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料用 x-±s表示,肌肉與肝臟組織間消融灶的大小比較采用獨立樣本t檢驗，超聲氣化范圍與消融范圍大小比較采用配對樣本t檢驗，肌肉與肝臟組織超聲氣化范圍與消融范圍的關(guān)系采用相關(guān)性分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 超聲觀察

由超聲圖像所示，消融后消融區(qū)呈類橢圓形高回聲，邊界欠清晰，質(zhì)地較均勻，數(shù)秒后消融區(qū)邊界不明顯，與周圍組織回聲相近（圖1）。

2.2 不同組織，時間和功率不同，RFA消融范圍的變化情況

本研究應(yīng)用RFA儀以功率15～45 W，消融時間30～90 s，對離體的新鮮豬肌肉、肝臟組織進行消融,消融后顯示肌肉、肝臟組織共324個消融區(qū)域組織分布均勻，呈黃白色,與周邊正常組織分界清楚，形態(tài)為中間寬、兩端窄的梭形（圖2）。

圖1 RFA的超聲圖像

圖2 離體組織RFA（45 W、90 s）后消融范圍的變化情況

相同時間、相同功率進行RFA，不同組織間消融體積有顯著性差異，肌肉消融灶大于肝臟消融灶（P＜0.05），消融范圍參數(shù)，見表1。

2.3 超聲氣化范圍與消融范圍的關(guān)系

功率由15、30到45 W變化，分別消融30、60、90 s，肌肉氣化范圍和消融灶的相關(guān)系數(shù)r=0.624，P＜0.000，肝臟氣化范圍和消融灶的相關(guān)系數(shù)r=0.422，P＜0.000。超聲氣化范圍與消融范圍有顯著性相關(guān)，隨超聲下氣化范圍的增大，所測得的消融范圍也相應(yīng)的增大（圖3）。

以15～45 W的功率，消融時間30～90 s，肌肉與肝臟組織氣化范圍與消融范圍之差d（d=氣化范圍-消融范圍）（表2）。相同時間、相同功率消融后，肝臟消融的氣化范圍大于同一消融灶的大體體積（8/9）。但肌肉消融后氣化范圍與消融范圍差值顯著性小于肝臟組織氣化范圍與消融范圍的差值。

3 討論

近年來，RFA以其安全、有效、治療效果好[8]、治療效果與手術(shù)治療效果相近或優(yōu)于手術(shù)治療等優(yōu)點，成為眾多實體腫瘤患者治療的最佳選擇[9-12]。消融體積偏大或偏小會導(dǎo)致相應(yīng)的甲減或者消融不完全，臨床研究也表明大腫瘤組織的局部復(fù)發(fā)率顯著性高于小腫瘤復(fù)發(fā)，而多數(shù)人認為這與腫瘤組織的不完全消融有關(guān)[13]，因此RFA治療范圍是否精準是治療效果優(yōu)劣的關(guān)鍵[14]。超聲引導(dǎo)下RFA在操作過程中，主要通過超聲下觀察的氣化范圍估測消融范圍并對腫瘤進行消融。我們采用離體新鮮豬肌肉、肝組織，以不同輸出功率、不同消融時間對不同組織行RFA，比較各組織消融灶范圍的差異，及氣化范圍與消融范圍的差異，為臨床RFA治療肝、甲狀腺等腫瘤提供參考依據(jù)。

表1 不同功率、消融時間不同，不同組織消融的體積變化值（mm3）

圖3 超聲下肌肉與肝臟體積氣化范圍與消融范圍的變化關(guān)系

表2 不同組織，氣化體積與消融范圍體積差值的比較（mm3）

相同功率下，消融時間與消融體積之間具有較好的相關(guān)性，隨著消融時間增加，消融灶體積不斷增大。例如，在肌肉組織中，功率同為15 W，消融時間為30 s時，消融范圍為（642±119）mm3；消融時間為60 s時，消融范圍為（1421±408）mm3；消融時間為90 s時，消融范圍為（1706±297）mm3，見表 1。

相同時間下，消融功率與消融體積之間具有較好的相關(guān)性，隨功率的增大,消融灶體積逐漸增大。在肌肉組織中，消融時間同為30 s，功率為15 W時，消融范圍為（642±119）mm3；功率為30 W時，消融范圍為（1421±408）mm3；功 率 為 45 W 時，消 融 范 圍為（1706±297）mm3，詳見表1。當(dāng)消融時間達到90 s時，消融灶體積并不隨功率的增大而增大。在肌肉組織中，消融90 s，功率由15 W升至45 W變化，消融范圍由（2806±442）mm3降至（2457±348）mm3；肝臟組織中，消融90 s，功率由30 W升至45 W變化，消融范圍由（2285±391）mm3降至（2116±411）mm3。這可能由于起始功率高時，高阻抗出現(xiàn)較早，組織導(dǎo)電及傳熱能力下降，熱能向外擴散能力低，消融灶達到一定程度后便不再增大[14]，也可能由于消融時間達到一定長度后，組織完全脫水，阻抗極高，無法繼續(xù)消融[15]，在臨床消融時，脫水的組織增加了回路阻抗，回路中腫瘤組織額外的能量傳輸便可被抑制[16]。故當(dāng)消融時間小于90 s時，消融范圍與功率，時間呈正相關(guān)，但當(dāng)消融時間達90 s時，消融范圍與功率和時間沒有明顯相關(guān)性，消融體積基本恒定。即在一定的范圍內(nèi)，消融范圍隨消融時間、功率的增加而擴大，消融時間達到一定值后，消融范圍就不再加大。

相同消融時間與功率下，肌肉與肝臟消融灶的縱徑、厚徑、體積間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，肌肉消融灶要顯著性大于肝臟的消融灶（P＜0.05），可能與不同組織中的含水量或組織致密程度有關(guān)。對于有不同基礎(chǔ)疾病的患者，RFA灶大小也可能有差別。例如，超聲圖像上，與正常甲狀腺相比，橋本氏甲狀腺炎的患者，甲狀腺組織紋理粗糙，且甲狀腺組織和結(jié)節(jié)的質(zhì)地以硬或韌為主[17]，有纖維化改變[18]，甲狀腺組織水分減少，因此它的阻抗更高，消融擴散范圍減小，則RFA達到的最大體積可能會減小。再如，肝硬化在超聲下顯示肝實質(zhì)回聲增強增粗，分布不均勻，見散在分布的稍高回聲結(jié)節(jié)，消融區(qū)擴散受限，消融灶體積增加也受限。Hinz等[19]表明腫瘤周圍組織成分若為肝硬化或脂肪組織，其熱效應(yīng)會增加，因此腫瘤成分和周圍組織的特點對于RFA效應(yīng)有一定影響，周圍組織低熱導(dǎo)率的腫瘤，RFA可以增加消融中心的溫度。計算機斷層掃描（CT）不同灰度是根據(jù)不同組織密度的差異來成像的，Yoon等[20]表明使用多相肝臟CT測量的肝細胞外體積分數(shù)可用于量化肝纖維化的嚴重程度。而磁共振弛豫時間可定量測量組織成分和含水量[21]，Venkatesh等[22]表明，MR彈性成像作為一種基于無創(chuàng)MRI的技術(shù)，在測量肝硬化與組織學(xué)纖維化階段之間存在很強的相關(guān)性，可以作為進行肝臟纖維化診斷和分期的重要方法。故肝臟的密度、含水量、周圍組織熱效應(yīng)在肝硬化患者與正常肝臟組織間可能存在一定差異，肝臟基本情況不同時RFA產(chǎn)生的消融灶大小也可能存在差異。因此，RFA治療腫瘤時，對于不同基礎(chǔ)疾病的患者，需要消融的范圍也可能不同，故為保證消融范圍準確，在射頻治療過程中，可根據(jù)病灶組織成分、含水量等采用個體化治療。

消融后超聲下的氣化范圍與消融范圍之間有一定的相關(guān)關(guān)系，肌肉與肝臟的相關(guān)系數(shù)分別為r=0.624和0.422，其相關(guān)性存在一定統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），即隨著氣化范圍的增加，消融范圍也不斷增加（圖2）。故在RFA進行治療時，可根據(jù)氣化范圍估計大體值，判斷消融灶可能出現(xiàn)的實際范圍，并對腫瘤進行合理消融。然而肌肉與肝臟RFA后，消融灶超聲氣化范圍與大體消融灶體積間存在顯著性差異。由表2所示，大多數(shù)組消融灶氣化范圍與大體消融范圍的差值大于0，即氣化范圍大于消融灶的實際范圍，這可能與RFA瞬間爆破產(chǎn)生氣體，高回聲的氣體向消融灶周圍擴散有關(guān)。故提示臨床在RFA治療腫瘤時，超聲圖像上的氣化范圍需大于腫瘤范圍，以保證腫瘤消融的完全。肌肉與肝臟組織在RFA時，肌肉組織消融后氣化范圍與消融范圍的差值要小于肝臟組織，即肌肉組織消融的氣化范圍更接近消融灶大小，更準確，這可能與肌肉組織較致密有關(guān)，使得消融爆破產(chǎn)生的氣體擴散程度小于肝臟,也可能由于肌肉組織氣化區(qū)消失速度大于肝臟組織。相同功率，不同時間，氣化范圍與消融范圍的差值間總體有統(tǒng)計學(xué)意義，消融時間不同，超聲估計的氣化范圍準確性有所差異，具體差異尚不明確，有待進一步實驗研究。

4 結(jié)論

本試驗對離體豬肌肉、肝臟組織采用多時間段和多種功率射頻消融,測量其氣化范圍與消融灶范圍的差異，以探討不同組織氣化范圍與消融灶范圍的關(guān)系。相同條件下，不同組織射頻消融體積不同，不同組織氣化范圍與消融范圍差值不同。本組試驗尚存在局限性，一是在選擇消融的時間和功率間隔點雖然有一定的代表性，但可能尚不能覆蓋全部情況，可以考慮增加各組消融時間、功率間隔點并擴大樣本量；二是本試驗采用的實驗材料為新鮮離體豬肌肉、肝組織，其溫度和血流灌注情況與活體材料有一定差異,因此該結(jié)果有待活體實驗及臨床試驗的驗證。

[1] Kim JH,Yoo WS,Park YJ,et al.Efficacy and safety of radiofrequency ablation for treatment of locally recurrent thyroid cancers smaller than 2 cm[J].Radiology,2015,276(3):909-918.

[2] Xu D,Wang L,Long B,et al.Radiofrequency ablation for postsurgical thyroid removal of differentiated thyroid carcinoma[J].Am J Transl Res,2016,8(4):1876-1885.

[3] Sun J,Liu X,Zhang Q,et al.Papillary thyroid carcinoma treated with radiofrequency ablation in a patient with hypertrophic cardiomyopathy: A case report[J].Korean J Radiol,2016,17(4):558-561.

[4] Fang Y,Chen W,Liang X,et al.Comparison of long-term effectiveness and complications of radiofrequency ablation with hepatectomy for small hepatocellular carcinoma[J].J Gastroenterol Hepatol,2014,29(1):193-200.

[5] Ahn HS,Kim SJ,Park SH,et al.Radiofrequency ablation of benign thyroid nodules: evaluation of the treatment efficacy using ultrasonography[J].Ultrasonography,2016,35(3):244-252.

[6] Guido RS,Macer JA,Abbott K,et al.Radiofrequency volumetric thermal ablation of fibroids: a prospective, clinical analysis of two years’ outcome from the Halt trial[J].Health Qual Life Outcomes,2013,11:139.

[7] 李倩倩,周平.微波、射頻及激光在離體豬甲狀腺消融實驗的對比研究[J].中國普通外科雜志,2016,25(5):675-679.

[8] Zhang M,Luo Y,Zhang Y,et al.Efficacy and safety of ultrasound-guided radiofrequency ablation for treating lowrisk papillary thyroid microcarcinoma: A prospective study[J].Thyroid,2016,26(11):1581-1587.

[9] Feng K,Yan J,Li X,et al.A randomized controlled trial of radiofrequency ablation and surgical resection in the treatment of small hepatocellular carcinoma[J].J Hepatol,2012,57(4):794-802.

[10] 陳付文,楊龍林,劉建平.射頻消融治療實體腫瘤的療效觀察[J].實用醫(yī)技雜志,2015,22(6):652-653.

[11] Long B,Li L,Yao L,et al.Combined use of radioiodine therapy and radiofrequency ablation in treating postsurgical thyroid remnant of differentiated thyroid carcinoma[J].J Cancer Res Ther,2015,11(S1):C244-247.

[12] Lim HK,Baek JH,Lee JH,et al.Efficacy and safety of radiofrequency ablation for treating locoregional recurrence from papillary thyroid cancer[J].Eur Radiol,2015,25(1):163-170.

[13] Xu HX,Lu MD,Xie XY,et al.Prognostic factors for long-term outcome after percutaneous thermal ablation for hepatocellular carcinoma: a survival analysis of 137 consecutive patients[J].Clin Radiol,2005,60(9):1018-1025.

[14] 彭彩碧,文重遠,李競,等.射頻消融豬甲狀腺毀損灶形成的實驗研究及意義初探[J].實用醫(yī)學(xué)雜志,2005,21(23):2604-2606.

[15] Zhang B,Moser MA,Zhang EM,et al.A new approach to feedback control of radiofrequency ablation systems for large coagulation zones[J].Int J Hyperthermia,2016:1-11.

[16] Zhang B,Moser MA,Zhang EM,et al.Study of the relationship between the target tissue necrosis volume and the target tissue size in liver tumours using two-compartment finite element RFA modelling[J].Int J Hyperthermia,2014,30(8):593-602.

[17] 張玉坤.309例橋本甲狀腺炎術(shù)后臨床分析[D].河北:河北醫(yī)科大學(xué),2012.

[18] Dutta D,Ahuja A,Selvan C.Immunoglobulin G4 related thyroid disorders: Diagnostic challenges and clinical outcomes[J].Endokrynol Pol,2016,67(5):520-524.

[19] Hinz S,Tepel J,R?der C,et al.Profile of serum factors and disseminated tumor cells before and after radiofrequency ablation compared to resection of colorectal liver metastases-a pilot study[J].Anticancer Res,2015,35(5):2961-2967.

[20] Yoon JH,Lee JM,Klotz E,et al.Estimation of hepatic extracellular volume fraction using multiphasic liver computed tomography for hepatic fibrosis grading[J].Invest Radiol,2015,50(4):290-296.

[21] De Guio F,Vignaud A,Chabriat H,et al.Different types of white matter hyperintensities in CADASIL: Insights from 7-Tesla MRI[J].J Cereb Blood Flow Metab,2017:271678X17690164.

[22] Venkatesh SK,Yin M,Ehman RL.Magnetic resonance elastography of liver: technique, analysis, and clinical applications[J].J Magn Reson Imaging,2013,37(3):544-555.

Comparative Study of Gasification Ranges and Radiofrequency Ablation Lesions in Different Tissues in Vitro

SHI Jingwen, CHEN Yunyun, YANG Ye, SHI Wen, LI Kao, HUANG Ying
Department of Ultrasound, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang Liaoning 110004, China

ObjectiveTo explore the relationship between gasification range and the range of ablation in different tissues,radiofrequency ablation was used on swine muscle and liver tissues in vitro at different times with different powers.MethodsFresh swine muscle (outer ridge) and livers (each 54) were divided into 9 groups (6 ablation lesions in each group). The experiment was repeated three times, we measured respectively the longitudinal, transverse and thick diameters of the maximum cross section of the gasification range and the ablation range, and then the volume was calculated so as to compare the differences between the volume of ablation area and the range of gasification, after carrying out radiofrequency ablation on these experimental materials.ResultsUnder the same time and power, the range of volume change of swine muscle ablation was obviously larger than that of the liver ablation.Gasification ranges were related with radiofrequency ablation lesions and the correlation coefficient in the muscle tissue was r=0.624,P＜0.000, while the correlation coefficient in the liver tissue was r=0.422,P＜0.000. After carrying out radiofrequency ablation on swine muscle and livers, the gasification range was greater than the lesion of ablation in the same tissue and the difference value between gasification range and ablation range in the muscle tissue was apparently smaller than that of the liver tissue.ConclusionUnder the same conditions, the radiofrequency ablation volume in different tissues is different. The difference value of gasification range and ablation range is different.

radiofrequency ablation; ultrasound; ablation; gasification; oncotherapy

R735.7

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.011

1674-1633(2017)11-0039-05

2017-07-10

2017-08-01

國家自然科學(xué)基金（81371552）。

黃瑛，教授，主任醫(yī)師，主要研究方向為介入超聲。

通訊作者郵箱：huangying712@163.com

本文編輯 袁雋玲