Article Info

[摘要]目的多时间段和多种功率对离体猪肌肉、肝脏组织进行射频消融，测量其气化范围与消融灶范围的差异，探讨不同组织气化范围与消融灶范围的关系。方法对新鲜猪肌肉（外脊）、肝（各54块）行射频消融,按消融功率和时间将实验材料分成9组，每组6个消融灶。实验重复3次，分别测量超声引导下气化范围和消融灶最大切面的纵径、横径及厚径，并计算体积，以比较气化范围与消融灶的差异。结果相同时间、相同功率下，猪肌肉消融灶的体积变化范围显著大于猪肝脏消融灶体积。超声气化范围与消融灶大小相关,肌肉组织中二者相关系数r=0.624，P＜0.000；肝脏组织二者相关系数r=0.422，P＜0.000。猪肌肉与肝脏RFA后，同一组织气化范围多大于消融范围，且肌肉组织气化范围与消融范围的差值显著性小于肝脏组织差值。结论相同条件下，不同组织射频消融体积不同，不同组织气化范围与消融范围差值不同。

引言

目前，射频消融（Radio Frequency Ablation，RFA）已广泛应用于临床治疗中，以其治疗时间短、疗效好、术后并发症少等特点，为许多年龄较大、肿瘤切除术后复发[1-2]、伴随其他内科基础疾病[3]或有手术禁忌症的患者提供了更好的诊疗方案。在保证治疗效果的同时，RFA术后创口美观的特点也为较多人所青睐。目前RFA治疗肝脏[4]、甲状腺肿瘤[5]、子宫肌瘤[6]等肿瘤方面已初显成效。超声引导下RFA治疗肿瘤，主要通过气化范围估测消融范围，以判断是否消融完全，故气化范围与消融范围是否一致对精准消融肿瘤有重要意义。本实验拟采用不同功率对离体新鲜猪肌肉、肝进行消融，比较不同条件下消融范围与气化范围的差异，为临床RFA提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 实验材料

由市场购得离体新鲜猪肌肉（外脊，下称肌肉）、猪肝（下称肝脏）各162块，大小约5 cm×3 cm×5 cm，将材料分为3等份，每份材料肌肉与肝脏各54块。

1.2 仪器与方法

采用射频治疗仪（WB991029型，日本OLYMPUS公司），射频电极前端尖锐，总长度为100 mm，裸露端长度5 mm，直径2 mm。使用超声仪（LOGIQ E9，美国GE公司）及探头ML 6-15（频率：4.0～13.0 MHz），千分尺（IP54型，锡丰牌），分辨率0.01 mm，误差±0.02 mm。每次取材料一份，随机分为9组，每组均包括6块肌肉、6块肝脏。超声引导下将射频电极插入组织内，进针深度约为标本长度的2/3，以15、30、45 W的功率，分别消融30、60、90 s，每组6个消融灶。超声引导下观察并测量气化范围最大切面的纵径（Dl）、横径（Ds）及厚径（Dt），并计算体积（V=Dl×Ds×Dt×π/6）[7]。消融结束后沿针道长轴剖开，观察各组织消融范围，取最大的切面分别测量消融灶纵径、横径及厚径，并计算体积，以对比不同时间和功率消融灶的大小，及消融范围与气化范围的差异，至此为一次实验。以相同方法，共实验3次，取平均值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析，计量资料用 x-±s表示,肌肉与肝脏组织间消融灶的大小比较采用独立样本t检验，超声气化范围与消融范围大小比较采用配对样本t检验，肌肉与肝脏组织超声气化范围与消融范围的关系采用相关性分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 超声观察

由超声图像所示，消融后消融区呈类椭圆形高回声，边界欠清晰，质地较均匀，数秒后消融区边界不明显，与周围组织回声相近（图1）。

2.2 不同组织，时间和功率不同，RFA消融范围的变化情况

本研究应用RFA仪以功率15～45 W，消融时间30～90 s，对离体的新鲜猪肌肉、肝脏组织进行消融,消融后显示肌肉、肝脏组织共324个消融区域组织分布均匀，呈黄白色,与周边正常组织分界清楚，形态为中间宽、两端窄的梭形（图2）。

图1 RFA的超声图像

注：a.功率45 W、时间60 s消融肝脏纵径、厚径；b.功率45 W、时间60 s消融肝脏横径。

图2 离体组织RFA（45 W、90 s）后消融范围的变化情况

注：a.离体猪肌肉RFA（45 W、90 s）后消融范围的变化情况；b.离体猪肝脏RFA（45 W、90 s）后消融范围的变化情况。A.消融凝固区；B.正常组织区。

相同时间、相同功率进行RFA，不同组织间消融体积有显著性差异，肌肉消融灶大于肝脏消融灶（P＜0.05），消融范围参数，见表1。

2.3 超声气化范围与消融范围的关系

功率由15、30到45 W变化，分别消融30、60、90 s，肌肉气化范围和消融灶的相关系数r=0.624，P＜0.000，肝脏气化范围和消融灶的相关系数r=0.422，P＜0.000。超声气化范围与消融范围有显著性相关，随超声下气化范围的增大，所测得的消融范围也相应的增大（图3）。

以15～45 W的功率，消融时间30～90 s，肌肉与肝脏组织气化范围与消融范围之差d（d=气化范围-消融范围）（表2）。相同时间、相同功率消融后，肝脏消融的气化范围大于同一消融灶的大体体积（8/9）。但肌肉消融后气化范围与消融范围差值显著性小于肝脏组织气化范围与消融范围的差值。

3 讨论

近年来，RFA以其安全、有效、治疗效果好[8]、治疗效果与手术治疗效果相近或优于手术治疗等优点，成为众多实体肿瘤患者治疗的最佳选择[9-12]。消融体积偏大或偏小会导致相应的甲减或者消融不完全，临床研究也表明大肿瘤组织的局部复发率显著性高于小肿瘤复发，而多数人认为这与肿瘤组织的不完全消融有关[13]，因此RFA治疗范围是否精准是治疗效果优劣的关键[14]。超声引导下RFA在操作过程中，主要通过超声下观察的气化范围估测消融范围并对肿瘤进行消融。我们采用离体新鲜猪肌肉、肝组织，以不同输出功率、不同消融时间对不同组织行RFA，比较各组织消融灶范围的差异，及气化范围与消融范围的差异，为临床RFA治疗肝、甲状腺等肿瘤提供参考依据。

表1 不同功率、消融时间不同，不同组织消融的体积变化值（mm3）

注：P为分别比较以相同功率、消融相同时间，肌肉与肝脏组织消融体积的差异；*：P＜0.05。

图3 超声下肌肉与肝脏体积气化范围与消融范围的变化关系

注：a.肌肉消融后气化范围与消融范围的变化；b.肝脏消融后气化范围与消融范围的变化。

表2 不同组织，气化体积与消融范围体积差值的比较（mm3）

注：P为分别比较以相同功率、消融相同时间，气化范围与消融范围体积之差在肌肉与肝脏组织间的差异；*：P＜0.05。

相同功率下，消融时间与消融体积之间具有较好的相关性，随着消融时间增加，消融灶体积不断增大。例如，在肌肉组织中，功率同为15 W，消融时间为30 s时，消融范围为（642±119）mm3；消融时间为60 s时，消融范围为（1421±408）mm3；消融时间为90 s时，消融范围为（1706±297）mm3，见表 1。

相同时间下，消融功率与消融体积之间具有较好的相关性，随功率的增大,消融灶体积逐渐增大。在肌肉组织中，消融时间同为30 s，功率为15 W时，消融范围为（642±119）mm3；功率为30 W时，消融范围为（1421±408）mm3；功率为 45 W 时，消融范围为（1706±297）mm3，详见表1。当消融时间达到90 s时，消融灶体积并不随功率的增大而增大。在肌肉组织中，消融90 s，功率由15 W升至45 W变化，消融范围由（2806±442）mm3降至（2457±348）mm3；肝脏组织中，消融90 s，功率由30 W升至45 W变化，消融范围由（2285±391）mm3降至（2116±411）mm3。这可能由于起始功率高时，高阻抗出现较早，组织导电及传热能力下降，热能向外扩散能力低，消融灶达到一定程度后便不再增大[14]，也可能由于消融时间达到一定长度后，组织完全脱水，阻抗极高，无法继续消融[15]，在临床消融时，脱水的组织增加了回路阻抗，回路中肿瘤组织额外的能量传输便可被抑制[16]。故当消融时间小于90 s时，消融范围与功率，时间呈正相关，但当消融时间达90 s时，消融范围与功率和时间没有明显相关性，消融体积基本恒定。即在一定的范围内，消融范围随消融时间、功率的增加而扩大，消融时间达到一定值后，消融范围就不再加大。

相同消融时间与功率下，肌肉与肝脏消融灶的纵径、厚径、体积间的差异有统计学意义，肌肉消融灶要显著性大于肝脏的消融灶（P＜0.05），可能与不同组织中的含水量或组织致密程度有关。对于有不同基础疾病的患者，RFA灶大小也可能有差别。例如，超声图像上，与正常甲状腺相比，桥本氏甲状腺炎的患者，甲状腺组织纹理粗糙，且甲状腺组织和结节的质地以硬或韧为主[17]，有纤维化改变[18]，甲状腺组织水分减少，因此它的阻抗更高，消融扩散范围减小，则RFA达到的最大体积可能会减小。再如，肝硬化在超声下显示肝实质回声增强增粗，分布不均匀，见散在分布的稍高回声结节，消融区扩散受限，消融灶体积增加也受限。Hinz等[19]表明肿瘤周围组织成分若为肝硬化或脂肪组织，其热效应会增加，因此肿瘤成分和周围组织的特点对于RFA效应有一定影响，周围组织低热导率的肿瘤，RFA可以增加消融中心的温度。计算机断层扫描（CT）不同灰度是根据不同组织密度的差异来成像的，Yoon等[20]表明使用多相肝脏CT测量的肝细胞外体积分数可用于量化肝纤维化的严重程度。而磁共振弛豫时间可定量测量组织成分和含水量[21]，Venkatesh等[22]表明，MR弹性成像作为一种基于无创MRI的技术，在测量肝硬化与组织学纤维化阶段之间存在很强的相关性，可以作为进行肝脏纤维化诊断和分期的重要方法。故肝脏的密度、含水量、周围组织热效应在肝硬化患者与正常肝脏组织间可能存在一定差异，肝脏基本情况不同时RFA产生的消融灶大小也可能存在差异。因此，RFA治疗肿瘤时，对于不同基础疾病的患者，需要消融的范围也可能不同，故为保证消融范围准确，在射频治疗过程中，可根据病灶组织成分、含水量等采用个体化治疗。

消融后超声下的气化范围与消融范围之间有一定的相关关系，肌肉与肝脏的相关系数分别为r=0.624和0.422，其相关性存在一定统计学意义（P＜0.05），即随着气化范围的增加，消融范围也不断增加（图2）。故在RFA进行治疗时，可根据气化范围估计大体值，判断消融灶可能出现的实际范围，并对肿瘤进行合理消融。然而肌肉与肝脏RFA后，消融灶超声气化范围与大体消融灶体积间存在显著性差异。由表2所示，大多数组消融灶气化范围与大体消融范围的差值大于0，即气化范围大于消融灶的实际范围，这可能与RFA瞬间爆破产生气体，高回声的气体向消融灶周围扩散有关。故提示临床在RFA治疗肿瘤时，超声图像上的气化范围需大于肿瘤范围，以保证肿瘤消融的完全。肌肉与肝脏组织在RFA时，肌肉组织消融后气化范围与消融范围的差值要小于肝脏组织，即肌肉组织消融的气化范围更接近消融灶大小，更准确，这可能与肌肉组织较致密有关，使得消融爆破产生的气体扩散程度小于肝脏,也可能由于肌肉组织气化区消失速度大于肝脏组织。相同功率，不同时间，气化范围与消融范围的差值间总体有统计学意义，消融时间不同，超声估计的气化范围准确性有所差异，具体差异尚不明确，有待进一步实验研究。

4 结论

本试验对离体猪肌肉、肝脏组织采用多时间段和多种功率射频消融,测量其气化范围与消融灶范围的差异，以探讨不同组织气化范围与消融灶范围的关系。相同条件下，不同组织射频消融体积不同，不同组织气化范围与消融范围差值不同。本组试验尚存在局限性，一是在选择消融的时间和功率间隔点虽然有一定的代表性，但可能尚不能覆盖全部情况，可以考虑增加各组消融时间、功率间隔点并扩大样本量；二是本试验采用的实验材料为新鲜离体猪肌肉、肝组织，其温度和血流灌注情况与活体材料有一定差异,因此该结果有待活体实验及临床试验的验证。

[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、射频及激光在离体猪甲状腺消融实验的对比研究[J].中国普通外科杂志,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] 陈付文,杨龙林,刘建平.射频消融治疗实体肿瘤的疗效观察[J].实用医技杂志,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,文重远,李竞,等.射频消融猪甲状腺毁损灶形成的实验研究及意义初探[J].实用医学杂志,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] 张玉坤.309例桥本甲状腺炎术后临床分析[D].河北:河北医科大学,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,Röder 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

Abstract: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.

Key words:radiofrequency ablation; ultrasound; ablation; gasification; oncotherapy

通讯作者：黄瑛，教授，主任医师，主要研究方向为介入超声。

不同离体组织射频消融气化范围与凝固灶范围的对比研究

引言