使用组织粉碎术进行非侵入性超声肝脏消融：在离体猪肝脏中的可行性研究以及在体内啮齿动物模型中的长期研究

《Ultrasound in Medicine & Biology》：Non-invasive Ultrasound Liver Ablation Using Histotripsy: A Feasibility Study in Ex Vivo Porcine Liver and a Chronic Study in Rodent Models In Vivo

　　

魏玉凡|李帅奇|王启龙|白志成|张博雅|郑宏业|李宇|李娜|徐志恒|李家雄|彭道祥|朱丽|李西如

摘要

目的

本研究旨在探讨组织碎裂术在体外（ex vivo）消融肝脏的可行性，并分析其在体内（in vivo）的急性及慢性影响。

方法

本研究使用自制的组织碎裂系统处理肝脏组织。该系统采用了一个由42个元件组成的近半球形聚焦换能器阵列，焦距为13.5厘米，孔径为24厘米，频率为710千赫，调制系数（f-number）为0.2083。首先对相关参数进行了初步探索。所使用的组织碎裂方式介于内在阈值空化效应与冲击波散射效应之间，脉冲持续时间为1–3微秒，脉冲重复频率范围为166–250赫兹，压力超过50兆帕。在体内啮齿动物模型中进行了急性及慢性实验，以评估组织碎裂术的有效性和安全性，观察时间点分别为消融后0天、3天、7天、14天和28天。通过苏木精-伊红染色（hematoxylin-eosin staining）来观察组织变化；Masson三色染色（Masson’s trichrome staining）用于显示胶原纤维的沉积和分布情况；TdT介导的dUTP末端标记（TUNEL）实验用于揭示细胞凋亡的时空演变过程；同时检测α-SMA和TGF-β的表达，以追踪体内纤维化激活与消退的过程；还检测了血清丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase）和天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase）水平，以评估肝脏功能。

结果

本研究开发的XC-100组织碎裂系统能够在体外和体内完全机械性地消融肝脏组织，且不会造成热损伤。与高强度聚焦超声不同，组织碎裂后的目标区域肝脏组织仍具有修复和再生的能力，从而证明了该技术的安全性和可靠性。

结论

本研究进一步证实了组织碎裂术的有效性和安全性。