Nd∶YAG激光兔心腔内和颈外动脉内照射对血液学指标的影响
作者：范志朋 赵福运 吴美娟
单位：北京医科大学口腔医学院 100081
关键词：血管瘤；激光；血液学试验
中国激光医学杂志000104摘 要：目的：研究Nd∶YAG激光在兔心腔内和颈外动脉内模拟血管瘤组织间照射后即刻局部和远期全身的血液学变化。方法：利用日本大耳白兔的心脏模拟人的血管瘤瘤腔，用Nd∶YAG激光分4个剂量组(每组6只兔)作组织间照射，照射后即刻取血，观察其血液学指标的变化。另外将光纤从兔颈外动脉插入进行组织间照射(n=6)，1个月后从心脏取血观察血液细胞学、生化学、酶学、免疫学、流变学指标的变化。并对3只兔的离体血样进行激光照射并即刻作部分血液学指标检测。结果：Nd∶YAG激光心腔内照射后即刻，心脏内血液红细胞、白细胞、血小板数和血红蛋白含量下降(均P<0.05)，红细胞、白细胞形态不规则，表面有短足状突起，红细胞膜表面负电荷密度降低，丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶、全血粘度、血浆粘度、红细胞比积、红细胞刚性指数、红细胞聚集指数、血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度升高(均P<0.05)，血液生化学和免疫学指标无明显变化。离体实验除肌酸激酶未见明显变化与活体即刻实验结果不同外，其他各项指标的变化与活体即刻实验结果相同。结论：强激光心腔内照射可马上引起局部血液细胞学、酶学、流变学指标的变化 ，而酶学、流变学指标的变化与血细胞破坏、形态改变及细胞膜性质改变密切相关，与机体和指标本身对激光的反应关系不大。局部强激光血管内一次性照射不会对动物体产生长期的不良影响。
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分类号：TN249；R739.85 文献标识码：A
文章编号：1003-9430(2000)02-0013-05
Influence of Intra-cardiac and Intra-arterial(External Carolid Artery) Pulsed Nd∶YAG Laser Irradiation on Hematologic Parameters in Rabbit
FAN Zhipeng, ZHAO Fuyun, WU Meijuan
(School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081, China)
ABSTRACT：Objective：To investigate the hematological changes induced by intra-cardiac and intra-arterial(external carolid artery) pulsed Nd∶YAG laser irradiation in rabbits.Methods：The heart and external carotid artery of the rabbit were used as simulated human haemangioma and were irradiated intraluminally by Nd∶YAG laser via an optic fiber. A number of hematologic parameters were assayed immediately and one month after the treatment. In order to preclude the effect of myocardial cell damage, the hematological changes of blood irradiated in vitro were also studied.Results：Immediately after intraluminal Nd∶YAG laser irradiation, obvious changes in blood cells and hemorheology were observed. Among the blood enzymes, AST, ALT, LDH and CK activities were increased, but ALP was not notably changed. Immediately after laser irradiationof the blood in vitro, except the notable increase of CK activity, other enzymes were not significantly changed. One month after laserirradiation, all parameters of the blood cells and hemorheology returned to normal.Conclusions：The hematological and hemorheological changes are mainly caused by the copious release of intracellular enzymes from the laser damaged blood cells, and no systemic effects were observed after laser irradiation under conditions of this experiment. All hematological and hemorheological changes returned to normal one month after the laser irradiation. Therefore, it may indicate that the interstitial Nd∶YAG laser irradiation excerts no long-term effects on hematologic, hemorheologic and immunologic status of the organism.
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Key words：Hemangioma; Lasers; Hematological tests▲
Nd∶YAG激光血管瘤组织间照射在临床上应用十分广泛，但关于治疗后血管瘤瘤腔内的血液学改变，国内外文献报道很少。本实验以动物心血管系统模拟人血管瘤，观察Nd∶YAG激光组织间照射后局部及全身血液细胞学、生化学、酶学、免疫学及流变学的变化，为进一步研究Nd∶YAG激光组织间照射治疗血管瘤后的血液学变化提供参考。
材料和方法
一、实验对象和仪器
1.实验动物 成年雄性日本大耳白兔33只，体重2.0～2.5 kg。
2.实验仪器 国产DL-200型牙科脉冲Nd∶YAG激光器，波长1.06 μm，光纤芯径0.6 mm，最大输出功率10 W，最大重复频率30 Hz。
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二、实验方法
1.活体实验
(1)心腔内激光照射(即刻效应观察)：以兔心脏模拟人血管瘤模型，用脉冲Nd∶YAG激光对其进行组织间照射。24只日本大耳白兔腹腔注射3%戊巴比妥钠1.1～1.5 ml/kg麻醉后，固定于解剖台上。开胸暴露心脏及输入、输出动静脉。将12号穿刺针插入心脏，将脉冲Nd∶YAG激光光纤沿穿刺针插入心腔内，分4组进行激光照射，每组6只兔。第1组：激光功率5 W，照射15 s；第2组：激光功率5 W，照射30 s；第3组：激光功率10 W，照射15 s；第4组：激光功率10 W，照射30 s。功率密度分别为第1、2组1.77×103 W/cm2，第3、4组3.54×103 W/cm2，能量密度分别为第1组2.66×104 J/cm2，第2、3组5.31×104 J/cm2，第4组1.06×105 J/cm2。激光照射前及照射后即刻心脏内取血各10 ml，其中5 ml血样作血液细胞学、生化学、酶学、免疫学测定及微量直接涂片在光镜下观察血细胞形态，另5 ml血样肝素化后在4 h内4 ml样本作血液流变学检验，1 ml样本分离红细胞，经2.5%四氧化锇固定，再与带正电荷的铁蛋白结合，常规包埋制片，在透射电镜下观察血细胞表面电荷密度的变化。
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(2)颈外动脉内照射(远期效应观察)：6只日本大耳白兔腹腔注射1.3%戊巴比妥钠麻醉后，先自心脏内取血10 ml，然后暴露颈外动脉，将脉冲Nd∶YAG激光光纤插入其内，在不接触血管壁的情况下对动脉内血液进行组织间照射，激光功率1 W，照射时间30 s，功率密度为3.54×102 W/cm2，能量密度为1.06×104 J/cm2。术后1个月以同等剂量的戊巴比妥钠腹腔麻醉后再自心脏内取血10 ml。对激光照射前后所取血样进行血液细胞学、生化学、酶学、免疫学及流变学测定。
2.离体实验 为排除心肌细胞在激光照射后对血液学变化的影响，另取3只日本大耳白兔离体血进行脉冲Nd∶YAG激光照射，激光功率5 W，照射时间分别为10、20 s，功率密度均为1.77×103 W/cm2，能量密度分别为1.77×104、3.54×104 J/cm2。每组血样本量10个，作部分血液学指标检测。
, 百拇医药
三、检测项目
1.血液细胞学 红细胞、白细胞、血小板计数及形态，血红蛋白含量。
2.血液生化学 蛋白总量，白蛋白/球蛋白比值，甘油三酯和胆固醇水平。
3.血液酶学 丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶水平。
4.血液免疫学 IgG、IgM、IgA、C3含量。
5.血液流变学 全血粘度，血浆粘度，红细胞比积，红细胞刚性指数，红细胞聚集指数，血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度。
结 果
一、活体实验
1.即刻效应观察 心腔内不同剂量激光照射的4个组激光照射后即刻心腔内血液学指标的变化基本一致，组间差异无显著意义。以第1组为代表，检测结果见表1。
, 百拇医药
表1 兔心腔内Nd∶YAG激光照射后即刻血液学指标的变化(以第1组为例, n=6)(
±s)
Tab.1 Hematologic changes immediately after intracardial Nd∶YAG laser irradiation(Taking group one as an instance, n=6)(±s) 检测项目
Examination items
, 百拇医药
激光照射前
Before irradiation
激光照射后即刻
Immediately after irradiation
F值
F value
P值
P value
红细胞 Erythrocyte count(1012/L)
4.95±1.76
3.88±1.51
, 百拇医药
3.815
<0.05
白细胞数 Leucocyte count(109/L)
8.20±1.69
3.55±1.65
3.569
<0.05
血小板数 Platelet count(109/L)
234±46
180±47
3.413
, 百拇医药
<0.05
血红蛋白 Hemoglobin(g/L)
156±16
139±16
2.746
<0.05
蛋白总量 Total protein(mmol/L)
1.15±0.46
1.17±0.32
0.349
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
, http://www.100md.com
2.90±0.12
2.93±0.12
0.518
>0.05
甘油三酯 Triglyceride(mmol/L)
0.80±0.20
0.79±0.20
0.357
>0.05
胆固醇 Cholesterol(g/L)
37.0±5.6
, 百拇医药
36.8±5.6
0.298
>0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase(nmol。s-1/L)
1 780±451
2 912±558
3.888
<0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase(nmol。s-1/L)
, 百拇医药
1 116±260
1 505±375
3.626
<0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase(μmol。s-1/L)
1.49±0.32
1.47±0.31
0.362
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase(nmol。s-1/L)
, 百拇医药
20 580±3 511
32 246±5 242
4.389
<0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase(μmol。s-1/L)
6.31±0.42
10.34±0.37
4.540
<0.05
IgG(g/L)
, 百拇医药
51.3±12.5
51.6±12.3
0.202
>0.05
IgA(g/L)
5.15±0.75
5.15±0.39
0.205
>0.05
IgM(g/L)
2.09±0.42
2.10±0.45
, http://www.100md.com
0.393
>0.05
C3(mg/L)
938±164
936±166
0.129
>0.05
全血粘度 Whole blood viscosity(mPa。s)
切变率 Shear rate 190/s
2.48±0.30
3.23±0.27
, 百拇医药
3.940
<0.05
切变率 Shear rate 46/s
3.25±0.30
4.36±0.34
3.928
<0.05
切变率 Shear rate 5.75/s
4.13±0.34
7.11±0.33
4.190
<0.05
, 百拇医药
血浆粘度 Plasma viscosity(mPa。s)
1.35±0.13
1.51±0.14
3.521
<0.05
红细胞比积 Hematocrit
0.32±0.04
0.37±0.03
4.050
<0.05
红细胞刚性指数 Erythrocyte rigidity index
, http://www.100md.com
0.60±0.09
0.72±0.11
3.771
<0.05
红细胞聚集指数 Erythrocyte aggregation index
1.64±0.23
2.14±0.29
3.531
<0.05
血液还原粘度 Whole blood reduced viscosity
8.19±1.67
, 百拇医药
9.35±1.52
3.610
<0.05
低切变率下血液相对粘度 Low shear rate blood relative viscosity
2.82±0.38
4.90±0.35
3.869
<0.05
(1)血液细胞学：激光照射后白细胞、红细胞、血小板数和血红蛋白含量降低，与激光照射前比较，差异均有显著意义(P<0.05)。光镜下观察红细胞、白细胞形态不规则，表面有短足状突起，血小板观察不满意；透射电镜下观察红细胞膜表面负电荷密度降低，白细胞及血小板因数量少未观察到其表面负荷密度的变化。
, 百拇医药
(2)血液生化学：蛋白总量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯和胆固醇水平激光照射后均无明显变化(P>0.05)。
(3)血液酶学：丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶在激光照射后均升高，与激光照射前比较，差异有显著意义(P<0.05)；碱性磷酸酶无明显变化(P>0.05)。
(4)血液免疫学：激光照射后IgG、IgA、IgM、C3均无明显变化(P>0.05)。
(5)血液流变学：激光照射后全血粘度(切变率190/s、46/s、5.75/s)、血浆粘度、红细胞比积、红细胞刚性指数、红细胞聚集指数、血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度均升高，与激光照射前比较，差异均有显著意义(P<0.05)。
2.远期效应观察 6只日本大耳白兔颈外动脉内激光照射前和激光照射后1个月心腔内取血作血液学各项指标检测的结果见表2。激光照射后1个月与激光照射前比较，各指标间差异均无显著意义(P>0.05)，红细胞、白细胞、血小板形态无明显变化。表2 兔颈外动脉内Nd∶YAG激光照射后1个月血液学指标的变化(n=6,±s)
, http://www.100md.com
Tab.2 General hematologic changes of the blood one month after intravascular Nd∶YAG laser irradiation
in the external carotid artery(n=6,±s) 检测项目
Examination items
激光照射前
Before irradiation
激光照射后1个月
, http://www.100md.com
One month after irradiation
F值
F value
P值
P value
红细胞数 Erythrocyte count(1012/L)
4.45±0.88
4.56±0.92
0.675
>0.05
白细胞数 Leucocyte count(109/L)
, 百拇医药
7.70±1.89
8.00±1.86
0.875
>0.05
血小板数 Platelet count(109/L)
202±49
196±50
0.603
>0.05
血红蛋白 Hemoglobin(g/L)
135±13
, 百拇医药
132±14
0.564
>0.05
蛋白总量 Total protein (mmol/L)
0.86±0.19
0.84±0.16
0.641
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
2.95±0.43
2.99±0.52
, 百拇医药
0.455
>0.05
甘油三酯 Triglyceride (mmol/L)
0.76±0.11
0.78±0.15
0.765
>0.05
胆固醇 Cholesterol (g/L)
40.0±6.7
41.0±7.6
0.555
, 百拇医药 >0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L)
1 230±332
1 165±319
0.805
>0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L)
1 084±317
1 149±345
, http://www.100md.com
1.108
>0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase (μmol。s-1/L)
1.58±0.39
1.52±0.41
0.725
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase (nmol。s-1/L)
25 337±4 287
, http://www.100md.com
23 558±5 224
1.084
>0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase (μmol。s-1/L)
5.76±1.07
6.05±1.18
1.156
>0.05
IgG(g/L)
45.5±6.9
, 百拇医药
47.3±7.2
0.687
>0.05
IgA(g/L)
3.56±0.64
3.45±0.73
0.768
>0.05
IgM(g/L)
1.88±0.37
1.80±0.35
0.921
, 百拇医药
>0.05
C3(mg/L)
895±115
911±126
0.464
>0.05
全血粘度 Whole blood viscosity (mPa。s)
切变率 Shear rate 190/s
2.63±0.45
2.56±0.36
0.652
, 百拇医药
>0.05
切变率 Shear rate 46/s
3.52±0.56
3.48±0.31
0.523
>0.05
切变率 Shear rate 5.75/s
3.21±0.44
3.23±0.61
0.256
>0.05
血浆粘度 Plasma viscosity (mPa。s)
, http://www.100md.com
1.32±0.29
1.34±0.33
0.395
>0.05
红细胞比积 Hematocrit
0.34±0.10
0.33±0.09
0.535
>0.05
红细胞刚性指数 Erythrocyte rigidity index
0.59±0.12
, http://www.100md.com
0.57±0.14
0.615
>0.05
红细胞聚集指数 Erythrocyte aggregation index
1.62±0.22
1.64±0.23
0.238
>0.05
血液还原粘度 Whole blood reduced viscosity
7.57±1.24
7.61±1.57
, http://www.100md.com
0.111
>0.05
低切变率下血液相对粘度 Low shear rate blood relative viscosity
2.88±0.33
2.92±0.38
0.544
>0.05
二、离体实验
激光照射后除了肌酸激酶的变化与活体动物实验结果不同外，其他各项指标的变化与活体动物实验结果相似(表3)。 表3 激光照射兔离体血后血液学指标的即刻变化(n=10,±s)
, 百拇医药
Tab.3 Hematolgoic changes immediately after Nd∶YAG laser irradiation ex vivo of the blood(n=10,±s) 检测项目
Examination items
激光照射前
Before irradiation
激光照射后即刻
Immediately after irradiation
, http://www.100md.com
F值
F value
P值
P value
蛋白总量 Total protein (mmol/L)
1.55±0.16
1.57±0.13
0.192
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
2.80±0.21
, http://www.100md.com
2.79±0.22
0.389
>0.05
甘油三酯 Triglyceride (mmol/L)
1.24±0.24
1.23±0.23
0.534
>0.05
胆固醇 Cholesterol (g/L)
40.0±10.5
40.0±0.5
, http://www.100md.com
0.105
>0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L)
1 391±623
3 495±653
4.505
<0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L)
971±348
, 百拇医药
1 521±539
4.104
<0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase (μmol。s-1/L)
1.472±0.397
1.504±0.381
0.835
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase (nmol。s-1/L)
, 百拇医药
20 678±4 064
22 360±2 952
1.235
>0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase (μmol。s-1/L)
6.601±1.869
9.190±3.780
3.666
<0.05
讨 论一、血管瘤动物模型的探讨
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本实验选用兔心脏作为动物模型，是因为其心腔内的血液可以用激光进行组织间照射，而且其心腔内循环血量可以满足检验血样总量的需要。但是因为兔心脏太脆弱，在激光照射后1 h内实验兔子皆因心脏衰竭而死亡。因此为了进行远期观察，只能选用兔颈外动脉内血液作为照射区。进行离体血样实验的目的是为了排除激光在血液中进行组织间照射可能引起的心肌细胞损伤对实验结果造成的偏差。
二、激光心腔内照射对血液学指标的即刻效应
1.血液细胞学 Nd∶YAG激光波长1.06 μm，是一种近红外的强激光。本实验采用脉冲Nd∶YAG激光，其能量密度为2.66×104～1.06×105 J/cm2。结果表明，如此高能量密度的激光对血液有形成分即白细胞、红细胞、血小板产生很强的生物学效应。Nd∶YAG激光的热效应作用于血细胞，可对其细胞膜产生破坏作用，导致细胞变形性下降，刚性和脆性增加，血细胞形状变得不规则，表面有短足状突起[1]。当激光能量达到一定程度，细胞膜破裂，血细胞内成分大量逸出。从本实验结果可以看出，心腔内激光照射后即刻白细胞数减少的幅度高于红细胞，这是因为红细胞的变形能力为白细胞的3～4倍，因此白细胞对刺激因素的抵抗力低于红细胞，更易于受到破坏。而血红蛋白的变化与红细胞的变化趋势一致，红细胞破坏后，继而血红蛋白继续破坏分解。同时，可能因为激光的电磁场的作用，血细胞膜表面的电荷分布发生改变，在透射电镜下观察到红细胞膜表面负电荷密度降低。
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2.血液生化学指标 心腔内激光照射后即刻心脏内血液蛋白总量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯、胆固醇均无明显变化。本实验为即刻实验，机体的防御反应尚未启动，因此也不会改变机体的新陈代谢，同时提示强激光对这些指标的直接作用不明显。
3.血液酶学指标 Mester[2]通过大量实验指出低功率小能量He-Ne激光作用于生物体，小剂量是刺激作用，大剂量是抑制作用[4]。刺激作用的表现是He-Ne激光可影响细胞膜的通透性，刺激增强各种酶的活性。本实验是即刻局部实验，因此所观察到的酶的变化与机体的反应无关，主要是血细胞破坏造成细胞内酶的外逸造成的。红细胞、白细胞和血小板中含量较多的丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶的含量大大升高，具有统计学意义；而血细胞中含量较少的肌酸激酶和碱性磷酸酶的含量变化无统计学意义。
4.血液免疫学指标 众多学者研究证明，低能量激光照射能提高机体的免疫机能，对机体单核-巨噬细胞系统(MPS)有激活作用[3]，同时对T细胞和B细胞具有调节作用[4]。近年来的研究表明，激光在照射过程中以增强体液免疫为主，停照后以增强细胞免疫为主。本实验是即刻实验，机体的防御反应和免疫反应尚未启动，因此IgG、IgA、IgM、C3等免疫学指标均无明显变化，同时可以看出强激光对上述指标的直接作用不明显。
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5.血液流变学指标 本实验中观察到Nd∶YAG激光心腔内照射后即刻，血液中有形成分(红细胞、白细胞、血小板)数量减少，同时血细胞的形态改变，膜表面负电荷密度降低，这些变化使血细胞的粘附性和聚集性发生变化，从而导致血液流变学各项指标发生变化。在上述影响因素中，红细胞的数量占绝对优势，故主要讨论红细胞的变化对血液流变学的影响。虽然血细胞的数量减少，尤其是红细胞数量减少，但是由于血细胞的形态发生改变，变得不规则，其变形能力下降，红细胞刚性指数的升高证实了其变形性的下降、刚性和脆性的增加。红细胞变形能力下降，表面负电荷密度降低，使细胞间相互吸附能力增强，红细胞聚集指数升高。虽然红细胞数减少，但是由于红细胞的体积增大，形态不规则，导致红细胞比积的升高。另外激光照射后部分白细胞和红细胞破裂致细胞内成分外逸。综合各项因素，导致全血粘度、血浆粘度、血液相对粘度和低切变率下血液相对粘度的升高。
综上所述，本实验结果表明强激光心腔内照射可即刻引起局部血液细胞学、酶学、流变学指标的变化，而酶学、流变学指标的变化与激光照射所致血细胞破坏、形态改变及细胞膜性质改变密切相关。血液生化学和免疫学指标没有明显变化，一方面说明在局部这些指标本身对强激光的作用不敏感；另一方面也说明高达2.55×104 J/cm2以上的一次强激光照射，尚不能激发机体的防御反应和免疫反应。
, 百拇医药
三、激光颈外动脉内照射后的远期效应
日本大耳白兔颈外动脉内激光照射后1个月，自心腔内取血作血液学各项指标检查无异常发现，提示只经过1次激光照射，能量密度虽高达1.06×104 J/cm2，不会对动物体产生长期的不良影响。■
作者简介：范志朋(1972年-)，男，天津人，天津市口腔医院，医学硕士，主要从事口腔颌面外科的研究。
参考文献：
[1] 赵福运，吴美娟，张宝泉，等. 实用激光治疗学——激光在口腔、耳鼻喉、皮肤科的应用[M]. 北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1997. 823-856.
[2] Mester E, Mester A, Mester EA, et al. The effect of laser radiation on wound healing and collagen synthesis[J]. Stud Biophy, 1973, 35：227-234.
[3] Karu TI, Ryabykh TP, Fedoseyeva GE. He-Ne laser induced respiratory burst of phagocytic cells[J]. Lasers Surg Med, 1989, 9：585-591.
[4] 胡卫红，窦肇华，张继伟，等. 氦-氖激光照射小鼠细胞免疫功能的影响[J]. 中华理疗杂志，1988，11：3-5.
收稿日期：1999-06-04, 百拇医药
单位：北京医科大学口腔医学院 100081
关键词：血管瘤；激光；血液学试验
中国激光医学杂志000104摘 要：目的：研究Nd∶YAG激光在兔心腔内和颈外动脉内模拟血管瘤组织间照射后即刻局部和远期全身的血液学变化。方法：利用日本大耳白兔的心脏模拟人的血管瘤瘤腔，用Nd∶YAG激光分4个剂量组(每组6只兔)作组织间照射，照射后即刻取血，观察其血液学指标的变化。另外将光纤从兔颈外动脉插入进行组织间照射(n=6)，1个月后从心脏取血观察血液细胞学、生化学、酶学、免疫学、流变学指标的变化。并对3只兔的离体血样进行激光照射并即刻作部分血液学指标检测。结果：Nd∶YAG激光心腔内照射后即刻，心脏内血液红细胞、白细胞、血小板数和血红蛋白含量下降(均P<0.05)，红细胞、白细胞形态不规则，表面有短足状突起，红细胞膜表面负电荷密度降低，丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶、全血粘度、血浆粘度、红细胞比积、红细胞刚性指数、红细胞聚集指数、血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度升高(均P<0.05)，血液生化学和免疫学指标无明显变化。离体实验除肌酸激酶未见明显变化与活体即刻实验结果不同外，其他各项指标的变化与活体即刻实验结果相同。结论：强激光心腔内照射可马上引起局部血液细胞学、酶学、流变学指标的变化 ，而酶学、流变学指标的变化与血细胞破坏、形态改变及细胞膜性质改变密切相关，与机体和指标本身对激光的反应关系不大。局部强激光血管内一次性照射不会对动物体产生长期的不良影响。
, 百拇医药
分类号：TN249；R739.85 文献标识码：A
文章编号：1003-9430(2000)02-0013-05
Influence of Intra-cardiac and Intra-arterial(External Carolid Artery) Pulsed Nd∶YAG Laser Irradiation on Hematologic Parameters in Rabbit
FAN Zhipeng, ZHAO Fuyun, WU Meijuan
(School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081, China)
ABSTRACT：Objective：To investigate the hematological changes induced by intra-cardiac and intra-arterial(external carolid artery) pulsed Nd∶YAG laser irradiation in rabbits.Methods：The heart and external carotid artery of the rabbit were used as simulated human haemangioma and were irradiated intraluminally by Nd∶YAG laser via an optic fiber. A number of hematologic parameters were assayed immediately and one month after the treatment. In order to preclude the effect of myocardial cell damage, the hematological changes of blood irradiated in vitro were also studied.Results：Immediately after intraluminal Nd∶YAG laser irradiation, obvious changes in blood cells and hemorheology were observed. Among the blood enzymes, AST, ALT, LDH and CK activities were increased, but ALP was not notably changed. Immediately after laser irradiationof the blood in vitro, except the notable increase of CK activity, other enzymes were not significantly changed. One month after laserirradiation, all parameters of the blood cells and hemorheology returned to normal.Conclusions：The hematological and hemorheological changes are mainly caused by the copious release of intracellular enzymes from the laser damaged blood cells, and no systemic effects were observed after laser irradiation under conditions of this experiment. All hematological and hemorheological changes returned to normal one month after the laser irradiation. Therefore, it may indicate that the interstitial Nd∶YAG laser irradiation excerts no long-term effects on hematologic, hemorheologic and immunologic status of the organism.
, http://www.100md.com
Key words：Hemangioma; Lasers; Hematological tests▲
Nd∶YAG激光血管瘤组织间照射在临床上应用十分广泛，但关于治疗后血管瘤瘤腔内的血液学改变，国内外文献报道很少。本实验以动物心血管系统模拟人血管瘤，观察Nd∶YAG激光组织间照射后局部及全身血液细胞学、生化学、酶学、免疫学及流变学的变化，为进一步研究Nd∶YAG激光组织间照射治疗血管瘤后的血液学变化提供参考。
材料和方法
一、实验对象和仪器
1.实验动物 成年雄性日本大耳白兔33只，体重2.0～2.5 kg。
2.实验仪器 国产DL-200型牙科脉冲Nd∶YAG激光器，波长1.06 μm，光纤芯径0.6 mm，最大输出功率10 W，最大重复频率30 Hz。
, 百拇医药
二、实验方法
1.活体实验
(1)心腔内激光照射(即刻效应观察)：以兔心脏模拟人血管瘤模型，用脉冲Nd∶YAG激光对其进行组织间照射。24只日本大耳白兔腹腔注射3%戊巴比妥钠1.1～1.5 ml/kg麻醉后，固定于解剖台上。开胸暴露心脏及输入、输出动静脉。将12号穿刺针插入心脏，将脉冲Nd∶YAG激光光纤沿穿刺针插入心腔内，分4组进行激光照射，每组6只兔。第1组：激光功率5 W，照射15 s；第2组：激光功率5 W，照射30 s；第3组：激光功率10 W，照射15 s；第4组：激光功率10 W，照射30 s。功率密度分别为第1、2组1.77×103 W/cm2，第3、4组3.54×103 W/cm2，能量密度分别为第1组2.66×104 J/cm2，第2、3组5.31×104 J/cm2，第4组1.06×105 J/cm2。激光照射前及照射后即刻心脏内取血各10 ml，其中5 ml血样作血液细胞学、生化学、酶学、免疫学测定及微量直接涂片在光镜下观察血细胞形态，另5 ml血样肝素化后在4 h内4 ml样本作血液流变学检验，1 ml样本分离红细胞，经2.5%四氧化锇固定，再与带正电荷的铁蛋白结合，常规包埋制片，在透射电镜下观察血细胞表面电荷密度的变化。
, 百拇医药
(2)颈外动脉内照射(远期效应观察)：6只日本大耳白兔腹腔注射1.3%戊巴比妥钠麻醉后，先自心脏内取血10 ml，然后暴露颈外动脉，将脉冲Nd∶YAG激光光纤插入其内，在不接触血管壁的情况下对动脉内血液进行组织间照射，激光功率1 W，照射时间30 s，功率密度为3.54×102 W/cm2，能量密度为1.06×104 J/cm2。术后1个月以同等剂量的戊巴比妥钠腹腔麻醉后再自心脏内取血10 ml。对激光照射前后所取血样进行血液细胞学、生化学、酶学、免疫学及流变学测定。
2.离体实验 为排除心肌细胞在激光照射后对血液学变化的影响，另取3只日本大耳白兔离体血进行脉冲Nd∶YAG激光照射，激光功率5 W，照射时间分别为10、20 s，功率密度均为1.77×103 W/cm2，能量密度分别为1.77×104、3.54×104 J/cm2。每组血样本量10个，作部分血液学指标检测。
, 百拇医药
三、检测项目
1.血液细胞学 红细胞、白细胞、血小板计数及形态，血红蛋白含量。
2.血液生化学 蛋白总量，白蛋白/球蛋白比值，甘油三酯和胆固醇水平。
3.血液酶学 丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶水平。
4.血液免疫学 IgG、IgM、IgA、C3含量。
5.血液流变学 全血粘度，血浆粘度，红细胞比积，红细胞刚性指数，红细胞聚集指数，血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度。
结 果
一、活体实验
1.即刻效应观察 心腔内不同剂量激光照射的4个组激光照射后即刻心腔内血液学指标的变化基本一致，组间差异无显著意义。以第1组为代表，检测结果见表1。
, 百拇医药
表1 兔心腔内Nd∶YAG激光照射后即刻血液学指标的变化(以第1组为例, n=6)(
±s)Tab.1 Hematologic changes immediately after intracardial Nd∶YAG laser irradiation(Taking group one as an instance, n=6)(
±s) 检测项目Examination items
, 百拇医药
激光照射前
Before irradiation
激光照射后即刻
Immediately after irradiation
F值
F value
P值
P value
红细胞 Erythrocyte count(1012/L)
4.95±1.76
3.88±1.51
, 百拇医药
3.815
<0.05
白细胞数 Leucocyte count(109/L)
8.20±1.69
3.55±1.65
3.569
<0.05
血小板数 Platelet count(109/L)
234±46
180±47
3.413
, 百拇医药
<0.05
血红蛋白 Hemoglobin(g/L)
156±16
139±16
2.746
<0.05
蛋白总量 Total protein(mmol/L)
1.15±0.46
1.17±0.32
0.349
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
, http://www.100md.com
2.90±0.12
2.93±0.12
0.518
>0.05
甘油三酯 Triglyceride(mmol/L)
0.80±0.20
0.79±0.20
0.357
>0.05
胆固醇 Cholesterol(g/L)
37.0±5.6
, 百拇医药
36.8±5.6
0.298
>0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase(nmol。s-1/L)
1 780±451
2 912±558
3.888
<0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase(nmol。s-1/L)
, 百拇医药
1 116±260
1 505±375
3.626
<0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase(μmol。s-1/L)
1.49±0.32
1.47±0.31
0.362
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase(nmol。s-1/L)
, 百拇医药
20 580±3 511
32 246±5 242
4.389
<0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase(μmol。s-1/L)
6.31±0.42
10.34±0.37
4.540
<0.05
IgG(g/L)
, 百拇医药
51.3±12.5
51.6±12.3
0.202
>0.05
IgA(g/L)
5.15±0.75
5.15±0.39
0.205
>0.05
IgM(g/L)
2.09±0.42
2.10±0.45
, http://www.100md.com
0.393
>0.05
C3(mg/L)
938±164
936±166
0.129
>0.05
全血粘度 Whole blood viscosity(mPa。s)
切变率 Shear rate 190/s
2.48±0.30
3.23±0.27
, 百拇医药
3.940
<0.05
切变率 Shear rate 46/s
3.25±0.30
4.36±0.34
3.928
<0.05
切变率 Shear rate 5.75/s
4.13±0.34
7.11±0.33
4.190
<0.05
, 百拇医药
血浆粘度 Plasma viscosity(mPa。s)
1.35±0.13
1.51±0.14
3.521
<0.05
红细胞比积 Hematocrit
0.32±0.04
0.37±0.03
4.050
<0.05
红细胞刚性指数 Erythrocyte rigidity index
, http://www.100md.com
0.60±0.09
0.72±0.11
3.771
<0.05
红细胞聚集指数 Erythrocyte aggregation index
1.64±0.23
2.14±0.29
3.531
<0.05
血液还原粘度 Whole blood reduced viscosity
8.19±1.67
, 百拇医药
9.35±1.52
3.610
<0.05
低切变率下血液相对粘度 Low shear rate blood relative viscosity
2.82±0.38
4.90±0.35
3.869
<0.05
(1)血液细胞学：激光照射后白细胞、红细胞、血小板数和血红蛋白含量降低，与激光照射前比较，差异均有显著意义(P<0.05)。光镜下观察红细胞、白细胞形态不规则，表面有短足状突起，血小板观察不满意；透射电镜下观察红细胞膜表面负电荷密度降低，白细胞及血小板因数量少未观察到其表面负荷密度的变化。
, 百拇医药
(2)血液生化学：蛋白总量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯和胆固醇水平激光照射后均无明显变化(P>0.05)。
(3)血液酶学：丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶在激光照射后均升高，与激光照射前比较，差异有显著意义(P<0.05)；碱性磷酸酶无明显变化(P>0.05)。
(4)血液免疫学：激光照射后IgG、IgA、IgM、C3均无明显变化(P>0.05)。
(5)血液流变学：激光照射后全血粘度(切变率190/s、46/s、5.75/s)、血浆粘度、红细胞比积、红细胞刚性指数、红细胞聚集指数、血液还原粘度、低切变率下血液相对粘度均升高，与激光照射前比较，差异均有显著意义(P<0.05)。
2.远期效应观察 6只日本大耳白兔颈外动脉内激光照射前和激光照射后1个月心腔内取血作血液学各项指标检测的结果见表2。激光照射后1个月与激光照射前比较，各指标间差异均无显著意义(P>0.05)，红细胞、白细胞、血小板形态无明显变化。表2 兔颈外动脉内Nd∶YAG激光照射后1个月血液学指标的变化(n=6,
±s), http://www.100md.com
Tab.2 General hematologic changes of the blood one month after intravascular Nd∶YAG laser irradiation
in the external carotid artery(n=6,
±s) 检测项目Examination items
激光照射前
Before irradiation
激光照射后1个月
, http://www.100md.com
One month after irradiation
F值
F value
P值
P value
红细胞数 Erythrocyte count(1012/L)
4.45±0.88
4.56±0.92
0.675
>0.05
白细胞数 Leucocyte count(109/L)
, 百拇医药
7.70±1.89
8.00±1.86
0.875
>0.05
血小板数 Platelet count(109/L)
202±49
196±50
0.603
>0.05
血红蛋白 Hemoglobin(g/L)
135±13
, 百拇医药
132±14
0.564
>0.05
蛋白总量 Total protein (mmol/L)
0.86±0.19
0.84±0.16
0.641
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
2.95±0.43
2.99±0.52
, 百拇医药
0.455
>0.05
甘油三酯 Triglyceride (mmol/L)
0.76±0.11
0.78±0.15
0.765
>0.05
胆固醇 Cholesterol (g/L)
40.0±6.7
41.0±7.6
0.555
, 百拇医药 >0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L)
1 230±332
1 165±319
0.805
>0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L)
1 084±317
1 149±345
, http://www.100md.com
1.108
>0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase (μmol。s-1/L)
1.58±0.39
1.52±0.41
0.725
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase (nmol。s-1/L)
25 337±4 287
, http://www.100md.com
23 558±5 224
1.084
>0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase (μmol。s-1/L)
5.76±1.07
6.05±1.18
1.156
>0.05
IgG(g/L)
45.5±6.9
, 百拇医药
47.3±7.2
0.687
>0.05
IgA(g/L)
3.56±0.64
3.45±0.73
0.768
>0.05
IgM(g/L)
1.88±0.37
1.80±0.35
0.921
, 百拇医药
>0.05
C3(mg/L)
895±115
911±126
0.464
>0.05
全血粘度 Whole blood viscosity (mPa。s)
切变率 Shear rate 190/s
2.63±0.45
2.56±0.36
0.652
, 百拇医药
>0.05
切变率 Shear rate 46/s
3.52±0.56
3.48±0.31
0.523
>0.05
切变率 Shear rate 5.75/s
3.21±0.44
3.23±0.61
0.256
>0.05
血浆粘度 Plasma viscosity (mPa。s)
, http://www.100md.com
1.32±0.29
1.34±0.33
0.395
>0.05
红细胞比积 Hematocrit
0.34±0.10
0.33±0.09
0.535
>0.05
红细胞刚性指数 Erythrocyte rigidity index
0.59±0.12
, http://www.100md.com
0.57±0.14
0.615
>0.05
红细胞聚集指数 Erythrocyte aggregation index
1.62±0.22
1.64±0.23
0.238
>0.05
血液还原粘度 Whole blood reduced viscosity
7.57±1.24
7.61±1.57
, http://www.100md.com
0.111
>0.05
低切变率下血液相对粘度 Low shear rate blood relative viscosity
2.88±0.33
2.92±0.38
0.544
>0.05
二、离体实验
激光照射后除了肌酸激酶的变化与活体动物实验结果不同外，其他各项指标的变化与活体动物实验结果相似(表3)。 表3 激光照射兔离体血后血液学指标的即刻变化(n=10,
±s), 百拇医药
Tab.3 Hematolgoic changes immediately after Nd∶YAG laser irradiation ex vivo of the blood(n=10,
±s) 检测项目Examination items
激光照射前
Before irradiation
激光照射后即刻
Immediately after irradiation
, http://www.100md.com
F值
F value
P值
P value
蛋白总量 Total protein (mmol/L)
1.55±0.16
1.57±0.13
0.192
>0.05
白蛋白/球蛋白比值 Albumin-globulin ratio
2.80±0.21
, http://www.100md.com
2.79±0.22
0.389
>0.05
甘油三酯 Triglyceride (mmol/L)
1.24±0.24
1.23±0.23
0.534
>0.05
胆固醇 Cholesterol (g/L)
40.0±10.5
40.0±0.5
, http://www.100md.com
0.105
>0.05
丙氨酸转氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L)
1 391±623
3 495±653
4.505
<0.05
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L)
971±348
, 百拇医药
1 521±539
4.104
<0.05
碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase (μmol。s-1/L)
1.472±0.397
1.504±0.381
0.835
>0.05
肌酸激酶 Creatine kinase (nmol。s-1/L)
, 百拇医药
20 678±4 064
22 360±2 952
1.235
>0.05
乳酸脱氢酶 Lactate dehydrogenase (μmol。s-1/L)
6.601±1.869
9.190±3.780
3.666
<0.05
讨 论一、血管瘤动物模型的探讨
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本实验选用兔心脏作为动物模型，是因为其心腔内的血液可以用激光进行组织间照射，而且其心腔内循环血量可以满足检验血样总量的需要。但是因为兔心脏太脆弱，在激光照射后1 h内实验兔子皆因心脏衰竭而死亡。因此为了进行远期观察，只能选用兔颈外动脉内血液作为照射区。进行离体血样实验的目的是为了排除激光在血液中进行组织间照射可能引起的心肌细胞损伤对实验结果造成的偏差。
二、激光心腔内照射对血液学指标的即刻效应
1.血液细胞学 Nd∶YAG激光波长1.06 μm，是一种近红外的强激光。本实验采用脉冲Nd∶YAG激光，其能量密度为2.66×104～1.06×105 J/cm2。结果表明，如此高能量密度的激光对血液有形成分即白细胞、红细胞、血小板产生很强的生物学效应。Nd∶YAG激光的热效应作用于血细胞，可对其细胞膜产生破坏作用，导致细胞变形性下降，刚性和脆性增加，血细胞形状变得不规则，表面有短足状突起[1]。当激光能量达到一定程度，细胞膜破裂，血细胞内成分大量逸出。从本实验结果可以看出，心腔内激光照射后即刻白细胞数减少的幅度高于红细胞，这是因为红细胞的变形能力为白细胞的3～4倍，因此白细胞对刺激因素的抵抗力低于红细胞，更易于受到破坏。而血红蛋白的变化与红细胞的变化趋势一致，红细胞破坏后，继而血红蛋白继续破坏分解。同时，可能因为激光的电磁场的作用，血细胞膜表面的电荷分布发生改变，在透射电镜下观察到红细胞膜表面负电荷密度降低。
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2.血液生化学指标 心腔内激光照射后即刻心脏内血液蛋白总量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯、胆固醇均无明显变化。本实验为即刻实验，机体的防御反应尚未启动，因此也不会改变机体的新陈代谢，同时提示强激光对这些指标的直接作用不明显。
3.血液酶学指标 Mester[2]通过大量实验指出低功率小能量He-Ne激光作用于生物体，小剂量是刺激作用，大剂量是抑制作用[4]。刺激作用的表现是He-Ne激光可影响细胞膜的通透性，刺激增强各种酶的活性。本实验是即刻局部实验，因此所观察到的酶的变化与机体的反应无关，主要是血细胞破坏造成细胞内酶的外逸造成的。红细胞、白细胞和血小板中含量较多的丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶的含量大大升高，具有统计学意义；而血细胞中含量较少的肌酸激酶和碱性磷酸酶的含量变化无统计学意义。
4.血液免疫学指标 众多学者研究证明，低能量激光照射能提高机体的免疫机能，对机体单核-巨噬细胞系统(MPS)有激活作用[3]，同时对T细胞和B细胞具有调节作用[4]。近年来的研究表明，激光在照射过程中以增强体液免疫为主，停照后以增强细胞免疫为主。本实验是即刻实验，机体的防御反应和免疫反应尚未启动，因此IgG、IgA、IgM、C3等免疫学指标均无明显变化，同时可以看出强激光对上述指标的直接作用不明显。
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5.血液流变学指标 本实验中观察到Nd∶YAG激光心腔内照射后即刻，血液中有形成分(红细胞、白细胞、血小板)数量减少，同时血细胞的形态改变，膜表面负电荷密度降低，这些变化使血细胞的粘附性和聚集性发生变化，从而导致血液流变学各项指标发生变化。在上述影响因素中，红细胞的数量占绝对优势，故主要讨论红细胞的变化对血液流变学的影响。虽然血细胞的数量减少，尤其是红细胞数量减少，但是由于血细胞的形态发生改变，变得不规则，其变形能力下降，红细胞刚性指数的升高证实了其变形性的下降、刚性和脆性的增加。红细胞变形能力下降，表面负电荷密度降低，使细胞间相互吸附能力增强，红细胞聚集指数升高。虽然红细胞数减少，但是由于红细胞的体积增大，形态不规则，导致红细胞比积的升高。另外激光照射后部分白细胞和红细胞破裂致细胞内成分外逸。综合各项因素，导致全血粘度、血浆粘度、血液相对粘度和低切变率下血液相对粘度的升高。
综上所述，本实验结果表明强激光心腔内照射可即刻引起局部血液细胞学、酶学、流变学指标的变化，而酶学、流变学指标的变化与激光照射所致血细胞破坏、形态改变及细胞膜性质改变密切相关。血液生化学和免疫学指标没有明显变化，一方面说明在局部这些指标本身对强激光的作用不敏感；另一方面也说明高达2.55×104 J/cm2以上的一次强激光照射，尚不能激发机体的防御反应和免疫反应。
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三、激光颈外动脉内照射后的远期效应
日本大耳白兔颈外动脉内激光照射后1个月，自心腔内取血作血液学各项指标检查无异常发现，提示只经过1次激光照射，能量密度虽高达1.06×104 J/cm2，不会对动物体产生长期的不良影响。■
作者简介：范志朋(1972年-)，男，天津人，天津市口腔医院，医学硕士，主要从事口腔颌面外科的研究。
参考文献：
[1] 赵福运，吴美娟，张宝泉，等. 实用激光治疗学——激光在口腔、耳鼻喉、皮肤科的应用[M]. 北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社，1997. 823-856.
[2] Mester E, Mester A, Mester EA, et al. The effect of laser radiation on wound healing and collagen synthesis[J]. Stud Biophy, 1973, 35：227-234.
[3] Karu TI, Ryabykh TP, Fedoseyeva GE. He-Ne laser induced respiratory burst of phagocytic cells[J]. Lasers Surg Med, 1989, 9：585-591.
[4] 胡卫红，窦肇华，张继伟，等. 氦-氖激光照射小鼠细胞免疫功能的影响[J]. 中华理疗杂志，1988，11：3-5.
收稿日期：1999-06-04, 百拇医药