近红外光谱技术在胶质瘤大鼠射频热疗中的应用研究

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1、近红外光谱技术在胶质瘤大鼠射频热疗中的应用研究作者：张正雄，游洋，杨天明，钱志余【摘要】目的：研究近红外光谱(NIRS)技术运用于立体定向胶质瘤射频热疗手术中实时监测及疗效评估的可行性,并观察此过程中NIRS参数的变化规律。方法：在大鼠脑右侧尾状核注入C6胶质瘤细胞建立胶质瘤大鼠模型；对正常及荷瘤大鼠进行靶向射频加热,观察并记录脑组织及肿瘤组织射频加热时靶点的NIRS参数尤其是优化散射系数的变化情况。结果：(1)60只大鼠尾状核注入C6细胞后有55只出现活动减少，进水饮食渐行减少，体重在术后10d减轻，经磁共振扫描证实建模成功；(2)射频加热右侧尾状核,在各

2、温度点下NIRS出现特征性变化曲线。结论：利用NIRS实时活体在位监测及评估胶质瘤大鼠射频热疗的疗效是科学、可行的,其中优化散射系数是疗效评估及监测的良好指标。【关键词】近红外光谱；优化散射系数；立体定位技术；神经胶质瘤；射频热疗;大鼠11胶质瘤的治疗以手术切除为主，由于肿瘤呈浸润性生长，与脑组织无明确分界，难以彻底切除，术后进行放射治疗、化学治疗、免疫治疗极为必要，但各种疗法均难以达到根治目的［1］。肿瘤热疗是用加热方法治疗肿瘤，即利用各种物理能量在人体组织中沉积所产生的热效应，并维持一定时间以达到既杀灭癌细胞又不致损伤正常组织之目的的一种治疗方法［23

3、］。本研究应用近红外光谱（NIRS）技术检测C6胶质瘤大鼠射频热疗前后肿瘤组织相关光学参数——优化散射系数（μ′s），通过对其的分析，评估胶质瘤射频热疗的疗效。1材料与方法1.1实验仪器与材料江湾Ⅰ型C动物立体定向仪，leksell射频仪，1根特制的Y型双光纤微探头（将两根半径为0.1mm的单模光纤前端融合进外径为0.6mm的不锈钢管，分别作为传输和接收光纤），1个卤素光源，1个光纤光谱仪，自动步进系统，立体定向仪，MID7604步进电机驱动器，PCI7344控制器，计算机及相关软件。1.2细胞与动物大鼠C6胶质瘤细胞（购自中国科学院上海细胞库），培养于

4、5%CO2、37℃培养箱,培养液为加入15%马血清及2.5%胎牛血清的F12K培养液。于细胞指数生长期胰酶消化并收集细胞,制成105个·μl-1细胞悬液以供种植肿瘤(悬液不含血清)。选取健康成年Sprague11Dawley（SD)大鼠90只,体重250g(230～280g)，雌雄不限（购自东南大学医学院实验动物中心）,随机选取60只进行建模，另外30只作为正常组。将正常组30只和从建模成功的大鼠中随机抽取的30只分别设为非加热对照、44℃60s及70℃60s3个采样温度组,每组10只。1.3实验方法1.3.1胶质瘤大鼠模型的建立及鉴定所有大鼠术前禁食禁水

5、,麻醉前30min肌肉注射阿托品0.05mg抑制呼吸道分泌,并在实验的过程中每小时肌肉注射阿托品0.05mg维持。腹腔注射戊巴比妥(40ml·kg-1)进行麻醉,体温控制在37.5℃。麻醉后将大鼠固定于江湾Ⅰ型立体定向仪上,暴露前囟,以前囟为原点,向后1.5mm、向右旁开3.0mm,用牙科磨钻打一直径1mm小孔。微量进样针将10μl细胞悬液缓慢注入硬脑膜下5mm(进6mm,退1mm)处的脑组织中,停针5min后退针,骨蜡封闭骨孔,清洗切口后缝合。常规饲养1周后，将大鼠用常规剂量戊巴比妥钠麻醉，用7.0T德国bruker公司生产实验小动物专用磁共振仪行平扫及增

6、强扫描。1.3.2胶质瘤大鼠靶向射频热疗时μ′s的测定予44℃60s组、70℃60s组和非加热对照组3个采样温度组各10只荷瘤大鼠腹腔注射4%戊巴比妥钠(40mg·kg-111)麻醉后,固定于立体定向仪框架,将三维坐标调零。常规消毒后切开头皮约1.0cm,剥离骨膜，用牙科磨钻在原建模时的骨孔处打一直径3mm的小孔,按确定坐标将射频电极与近红外探头一同缓慢步进至预定深度，开启近红外光源,予持续加热60s,记录肿瘤在射频加热前与射频加热过程中μ′s的变化,测量结束后缓慢退出射频电极与近红外探头,钻孔使用骨蜡覆盖,常规缝合伤口,整个过程在超净工作台内进行，术后无需

7、抗生素防治感染，次日对手术大鼠再次行磁共振扫描。扫描后麻醉处死大鼠,取脑固定于10%福尔马林溶液24h以上,石蜡包埋,切片,HE常规染色。1.3.3正常组大鼠靶向射频加热μ′s的测定同1.3.2步骤测得30只正常大鼠44℃60s、70℃60s组和非加热对照组3个采样温度组的μ′s。1.4统计学处理实验所得数据呈正态分布,采用SPSS15.0软件包进行数据分析,组内行单因素方差分析，组间行T检验。2结果2.1大鼠建模结果11术后大鼠活动减少,进水饮食渐行减少，体重在术后10d减轻。部分大鼠出现抑郁、偏瘫、眼球突出等症状。经过磁共振扫描和组织病理学证实,60只大

8、鼠中有55只建模成功。大鼠右侧大脑半球可见一直径约1