聚焦声束超声对猴胎儿定位损伤及再孕的研究
作者：王智彪 伍 烽 王芷龙 杜永洪 刘 川 白 晋 陈 迅 赵卫华 叶方伟 刘渝根 张 哲
单位：400046 重庆市重庆医科大学医学超声工程研究所
关键词：聚焦声束超声；定位损伤；再孕；生物学效应；恒河猴
中国超声医学杂志990401 摘 要 目的：探讨聚焦声束超声波对恒河猴胎儿的定位损伤及母体再孕能力。方法：应用GN-Ⅰ型高强度聚焦超声治疗系统，采用0.8MHz，1200W/cm2超声定位于3只中晚孕恒河猴胎儿头部或心脏，辐照90秒。结果：(1)聚焦声束超声在B超引导下能准确损伤胎儿的心脏、脑等靶组织；(2)聚焦声束超声对所经过的皮肤、子宫壁等组织无组织学可见的影响；(3)聚焦声束超声定位损伤猴胎儿后对母猴再孕无影响。结论：聚焦声束超声是一种可行的终止妊娠的方法。
Study of Focused Ultrasound Beams Used in Local Damage
, http://www.100md.com
of Fetal Macaques and the Potentiality of Subsequent Pregnancy
Wang Zhibiao,Wu Feng,Wang Zhilong,et al
Institute of Ultrasonic Engineering in Medicine,Chongqing Medical University,Chongqing 400046
ABSTRACT Objective:To explore the potentiality of focused ultrasound beams can selectively damage fetal macaque and the influence of later on pregnancy.Methods：GN-Ⅰ high Intensity focused therapeutic unit and focused sound beams of 0.8 MHz,1200W/cm2 were oriented to the hearts and brains of three fetal macaques in middle and late pregnancy and were sonicated for 90 seconds respectively guided by B-mode ultrasound scanner..Results:Focused ultrasound beams precisely damaged fetal hearts,brains and other target tissue.No histologically discernible impacts were detected of the traversed tissues such as the skin and the uterus wall.The mother macaque is unaffected for later on pregnancy.Conclusion:Focused ultrasound can terminate of pregnancy of macaque without inflnence of its subsequent pregnancy.
, 百拇医药
KEY WORDS Focused ultrasound beams Localised damage Subsequent pregnancy Bilogical effect Macaque
聚焦声束超声终止小鼠、香猪妊娠的实验显示〔1，2〕：(1)处于同一超声场内，早孕期胚胎和胎盘组织比母体组织对超声波更敏感；(2)胚胎一旦受超声波作用往往表现为整体的退变或死亡，而同样的作用对于母体子宫仅仅表现为局限性水肿且通过机体自身的调节就可恢复；(2)用致胚胎死亡的超声剂量辐照假孕子宫，对其再孕能力无影响。本文在前期研究的基础上，采用聚焦束超声在B超引导下经体外聚焦定位作用于中晚期妊娠猴胎儿，观察聚焦声束对猴胎儿的作用及母猴再孕情况，从而进一步证明超声波终止早孕的安全性和有效性，为终止有医学指征的异常妊娠提供资料。
资料与方法
实验动物 3只中晚孕(妊娠90～150天)恒河猴由重庆医科大学医学超声工程研究所实验猴基地提供。
, 百拇医药
机器 GN-Ⅰ型高强度聚焦超声治疗系统。该系统集超声诊断设备和超声治疗设备为一体，治疗超声为0.8MHz，声强为1200W/cm2(ISATA)连续可调，焦域2.7mm×2.7mm×9mm。超声声强及聚焦焦域大小均经检测，声强、声场也经测试。
实验方法 保定动物：恒河猴实验前禁食12小时，肌肉注射氯氨酮(10mg/kg)。
目标点定位：剃毛并清洁皮肤，启动诊断系统检测胎儿大小、位置、胎心博动及胎儿与周围组织的关系。
聚焦声束超声定位损伤：移动治疗探头使焦域定位于胎心或胎头部，启动治疗探头(连续波、作用强度1200W/cm2)，作用时间90秒。
再孕实验：当实验猴月经复潮4月后，在其动情期与雄猴合笼、交配，检查是否妊娠。
, 百拇医药
结 果
1.聚焦声束超声对中孕猴胎儿的定位损伤
超声所见：聚焦声束超声对胎儿心脏和头部进行定位辐照后立刻启动诊断系统见胎心搏动消失，胎头定位损伤处回声增强，范围约13mm×15mm。
大体观察：两只猴立即开腹检查并取材。聚焦声束超声经过的皮肤、子宫均未见损伤，取材作组织病理检查。剖开子宫取出胎儿，肉眼可见胎儿头部有一白色凝固性坏死区域，大小为14mm×13mm，与B超检测结果相一致。胎儿左胸部皮下一片出血，皮肤尚完整。对凝固性坏死区域和淤血区域分别取材作组织病理检查。另一例聚焦声束超声处理后继续观察。第二天阴道开始流血，量逐渐增多，次日，下腹部出现一硬包块。开腹见下腹所扪及的包块是收缩子宫(图1)，纵剖子宫后见胎盘已经剥离，胎儿已死亡，变软。胎儿头部可见一白色凝固性坏死区(图2)。
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图1 聚焦声束超声定位损伤猴胎后，子宫结构未受损伤
图2 聚焦声束超声定位损伤猴胎儿，胎儿头部的凝固性坏死
病理组织学：(1)聚焦声束超声经过的表皮、真皮、皮下结缔组织及汗腺、皮脂腺等结构未见异常；(2)子宫内膜上皮和固有层结构完整，固有层中还含较多血管和淋巴管，电镜下平滑肌细胞排列正常，无肌丝断裂(图3)；(3)胎儿头皮已不见表皮、真皮等结构，组织轮廓依稀可辨、细胞核消失；(4)胎心充血，心肌细胞间充满大量红细胞。电镜下心肌细胞失去完整性、肌丝溶解(图4)。
图3 聚焦声束超声经过区域，子宫平滑肌形态正常
图4 聚焦声束超声定位损伤猴胎儿心脏，心脏细胞失去完整性，肌丝溶解
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2.聚焦声束超声损伤胎儿后母猴的再孕实验
聚焦声束超声定位损伤实验结束后，母猴于实验后42天内月经复潮，复潮后经期规律，4～5个月后再次合笼，于交配后40天进行直肠触诊和B超检测。直肠触诊发现宫体明显变软。B超下可见子宫内孕囊清楚，胎心搏动可见，三只猴均相继妊娠分娩，仔猴发育正常。
讨 论
终止早孕是避孕失败的有效补救措施。目前终止早孕的方法主要包括人工流产和药物流产。人工流产历史最久，但副作用较多(如宫腔粘连、术后不孕等)。药物流产快速有效，但不可避免其对下丘脑有作用。超声波是一种机械波，可穿透组织却不会对所经过的组织产生电离辐射损伤，能在组织内聚焦产生瞬态高温和空化效应，聚焦声束超声间隔式辐照又可产生振动效应〔3～5〕，利用超声波终止早孕无需手术、快速简便，是一种新的局部终止早孕技术。
, 百拇医药 超声波终止小鼠、香猪的动物实验研究已展示出超声波在终止早孕的理论价值及应用前景〔1，2〕。随着该研究的深入，必须选择灵长类动物恒河猴进行临床前实验研究。恒河猴系单子宫动物，其生殖系统与人类相似，超声波终止恒河猴妊娠可进一步证明超声波终止早孕技术的有效性和安全性〔6〕。超声波终止妊娠安全性的关键在于定位的准确性及经聚焦声束超声作用后母体是否能再孕。因此首先选择中、晚孕猴进行聚焦声束超声定位损伤及再孕的研究。
根据Baulieu〔7〕用RU 486处理中晚孕猴的研究结果，本研究采用了聚焦声束超声处理后立刻剖腹检查的方法，以便能在更少干扰猴生理的情况下，观察聚焦声束超声终止妊娠的效果。
根据聚焦声束超声的高温效应可急性杀死胚胎，空化效应及间断式辐照所致辐照压交替作用可使蜕膜组织与子宫内膜基底层分离的原理〔1，2，8～10〕。本研究采用的聚焦声束超声为0.8 MHz的连续波，声功率为1200W/cm2，治疗探头焦距120mm，焦域大小为2.7mm×2.7mm×9mm，经超声诊断系统定位后引导治疗系统损伤胎儿心脏和头部，作用90秒后致胎儿死亡，并出现先兆流产。辐照后剖腹检查，腹壁、膀胱、直肠及子宫前、后壁均未受损，而胎儿头部定位点表现为边界清楚的凝固性坏死，胎儿左胸部内淤血，胎盘已自行剥离。证明聚焦声束超声能准确有效地定位损伤靶组织，而对焦域以外的组织不产生损伤。
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超声波在终止妊娠的同时是否对子宫等生殖器官的生理和解剖有影响，是很主要的问题。邢福祺等〔11〕用1.75W/cm2×90秒超声辐照假孕小鼠子宫后让其再孕，发现该剂量超声对交配成功率、再孕率和每窝妊娠胚胎数没有明显的影响，说明超声对子宫影响所产生的效应是一次性的。本研究中的三只猴在经聚焦声束超声作用后的6个月均相继再孕并相继分娩出健康子代，表明超声波在终止早孕的同时不会影响母体的生殖功能。
(本文承蒙管必隆教授指导，特此致谢)
本课题为国家自然科学基金重点项目(No,39630340)和国家“九五”重点攻关项目(No.96-905-02-01)
参考文献
[1]王智彪，陈 杰，顾美礼.超声波抗小鼠早孕的动物实验研究.Ⅰ，Ⅱ中国超声医学杂志，1995，11(2)：107～115
, http://www.100md.com
[2]王智彪，顾美礼，王芷龙.超声波对猪子宫急慢性影响的研究.中华超声影像学杂志，1995，4(5)：227～231
[3]Flin EB,Suslick KS.The temperature of cavitation,Science,1991,253:1397～1399
[4]Barnet SB,Rot HD,ter Haar G,et al.The sensitivity of biological tissue to ultrasound,Ultrasound Med Biol,1997,23(6):805～816
[5]Fry FJ.Intense focused ultrasound in medicine.Eur Urol,1993,23(Suppl):2～8
[6]陈元霖.弥猴.北京.科学出版社，1985：136～139
, 百拇医药
[7]Baulieu EE,Segal SJ.The antiprogestin steroid RU486 and human fertility control,plenum Press New York and London,1985
[8]ter Haar G.Ultrasound focal beam surgery.Ultrasound Med Biol,1995,21:1089～1094
[9]Sibille A,Prat F,Chapelon JY,et al.Extracorporeal ablation of liver tissue by high intensity focused ultrasound.Oncology,1993,50:375～379
[10]Chen L,Rivens I,ter Haar,et al.Histological changes in rat liver tumors treated with high-intensity focused ultrasound.Ultrasound Med Biol,1993,19:67～73
[11]邢福祺，张君燕，郭静德.超声波对小鼠胚泡着床影响的研究.生殖与避孕，1988，8(1)：60～64
(1998-09-14收稿), 百拇医药
单位：400046 重庆市重庆医科大学医学超声工程研究所
关键词：聚焦声束超声；定位损伤；再孕；生物学效应；恒河猴
中国超声医学杂志990401 摘 要 目的：探讨聚焦声束超声波对恒河猴胎儿的定位损伤及母体再孕能力。方法：应用GN-Ⅰ型高强度聚焦超声治疗系统，采用0.8MHz，1200W/cm2超声定位于3只中晚孕恒河猴胎儿头部或心脏，辐照90秒。结果：(1)聚焦声束超声在B超引导下能准确损伤胎儿的心脏、脑等靶组织；(2)聚焦声束超声对所经过的皮肤、子宫壁等组织无组织学可见的影响；(3)聚焦声束超声定位损伤猴胎儿后对母猴再孕无影响。结论：聚焦声束超声是一种可行的终止妊娠的方法。
Study of Focused Ultrasound Beams Used in Local Damage
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of Fetal Macaques and the Potentiality of Subsequent Pregnancy
Wang Zhibiao,Wu Feng,Wang Zhilong,et al
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ABSTRACT Objective:To explore the potentiality of focused ultrasound beams can selectively damage fetal macaque and the influence of later on pregnancy.Methods：GN-Ⅰ high Intensity focused therapeutic unit and focused sound beams of 0.8 MHz,1200W/cm2 were oriented to the hearts and brains of three fetal macaques in middle and late pregnancy and were sonicated for 90 seconds respectively guided by B-mode ultrasound scanner..Results:Focused ultrasound beams precisely damaged fetal hearts,brains and other target tissue.No histologically discernible impacts were detected of the traversed tissues such as the skin and the uterus wall.The mother macaque is unaffected for later on pregnancy.Conclusion:Focused ultrasound can terminate of pregnancy of macaque without inflnence of its subsequent pregnancy.
, 百拇医药
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聚焦声束超声终止小鼠、香猪妊娠的实验显示〔1，2〕：(1)处于同一超声场内，早孕期胚胎和胎盘组织比母体组织对超声波更敏感；(2)胚胎一旦受超声波作用往往表现为整体的退变或死亡，而同样的作用对于母体子宫仅仅表现为局限性水肿且通过机体自身的调节就可恢复；(2)用致胚胎死亡的超声剂量辐照假孕子宫，对其再孕能力无影响。本文在前期研究的基础上，采用聚焦束超声在B超引导下经体外聚焦定位作用于中晚期妊娠猴胎儿，观察聚焦声束对猴胎儿的作用及母猴再孕情况，从而进一步证明超声波终止早孕的安全性和有效性，为终止有医学指征的异常妊娠提供资料。
资料与方法
实验动物 3只中晚孕(妊娠90～150天)恒河猴由重庆医科大学医学超声工程研究所实验猴基地提供。
, 百拇医药
机器 GN-Ⅰ型高强度聚焦超声治疗系统。该系统集超声诊断设备和超声治疗设备为一体，治疗超声为0.8MHz，声强为1200W/cm2(ISATA)连续可调，焦域2.7mm×2.7mm×9mm。超声声强及聚焦焦域大小均经检测，声强、声场也经测试。
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目标点定位：剃毛并清洁皮肤，启动诊断系统检测胎儿大小、位置、胎心博动及胎儿与周围组织的关系。
聚焦声束超声定位损伤：移动治疗探头使焦域定位于胎心或胎头部，启动治疗探头(连续波、作用强度1200W/cm2)，作用时间90秒。
再孕实验：当实验猴月经复潮4月后，在其动情期与雄猴合笼、交配，检查是否妊娠。
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图1 聚焦声束超声定位损伤猴胎后，子宫结构未受损伤
图2 聚焦声束超声定位损伤猴胎儿，胎儿头部的凝固性坏死
病理组织学：(1)聚焦声束超声经过的表皮、真皮、皮下结缔组织及汗腺、皮脂腺等结构未见异常；(2)子宫内膜上皮和固有层结构完整，固有层中还含较多血管和淋巴管，电镜下平滑肌细胞排列正常，无肌丝断裂(图3)；(3)胎儿头皮已不见表皮、真皮等结构，组织轮廓依稀可辨、细胞核消失；(4)胎心充血，心肌细胞间充满大量红细胞。电镜下心肌细胞失去完整性、肌丝溶解(图4)。
图3 聚焦声束超声经过区域，子宫平滑肌形态正常图4 聚焦声束超声定位损伤猴胎儿心脏，心脏细胞失去完整性，肌丝溶解, http://www.100md.com
2.聚焦声束超声损伤胎儿后母猴的再孕实验
聚焦声束超声定位损伤实验结束后，母猴于实验后42天内月经复潮，复潮后经期规律，4～5个月后再次合笼，于交配后40天进行直肠触诊和B超检测。直肠触诊发现宫体明显变软。B超下可见子宫内孕囊清楚，胎心搏动可见，三只猴均相继妊娠分娩，仔猴发育正常。
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终止早孕是避孕失败的有效补救措施。目前终止早孕的方法主要包括人工流产和药物流产。人工流产历史最久，但副作用较多(如宫腔粘连、术后不孕等)。药物流产快速有效，但不可避免其对下丘脑有作用。超声波是一种机械波，可穿透组织却不会对所经过的组织产生电离辐射损伤，能在组织内聚焦产生瞬态高温和空化效应，聚焦声束超声间隔式辐照又可产生振动效应〔3～5〕，利用超声波终止早孕无需手术、快速简便，是一种新的局部终止早孕技术。
, 百拇医药 超声波终止小鼠、香猪的动物实验研究已展示出超声波在终止早孕的理论价值及应用前景〔1，2〕。随着该研究的深入，必须选择灵长类动物恒河猴进行临床前实验研究。恒河猴系单子宫动物，其生殖系统与人类相似，超声波终止恒河猴妊娠可进一步证明超声波终止早孕技术的有效性和安全性〔6〕。超声波终止妊娠安全性的关键在于定位的准确性及经聚焦声束超声作用后母体是否能再孕。因此首先选择中、晚孕猴进行聚焦声束超声定位损伤及再孕的研究。
根据Baulieu〔7〕用RU 486处理中晚孕猴的研究结果，本研究采用了聚焦声束超声处理后立刻剖腹检查的方法，以便能在更少干扰猴生理的情况下，观察聚焦声束超声终止妊娠的效果。
根据聚焦声束超声的高温效应可急性杀死胚胎，空化效应及间断式辐照所致辐照压交替作用可使蜕膜组织与子宫内膜基底层分离的原理〔1，2，8～10〕。本研究采用的聚焦声束超声为0.8 MHz的连续波，声功率为1200W/cm2，治疗探头焦距120mm，焦域大小为2.7mm×2.7mm×9mm，经超声诊断系统定位后引导治疗系统损伤胎儿心脏和头部，作用90秒后致胎儿死亡，并出现先兆流产。辐照后剖腹检查，腹壁、膀胱、直肠及子宫前、后壁均未受损，而胎儿头部定位点表现为边界清楚的凝固性坏死，胎儿左胸部内淤血，胎盘已自行剥离。证明聚焦声束超声能准确有效地定位损伤靶组织，而对焦域以外的组织不产生损伤。
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超声波在终止妊娠的同时是否对子宫等生殖器官的生理和解剖有影响，是很主要的问题。邢福祺等〔11〕用1.75W/cm2×90秒超声辐照假孕小鼠子宫后让其再孕，发现该剂量超声对交配成功率、再孕率和每窝妊娠胚胎数没有明显的影响，说明超声对子宫影响所产生的效应是一次性的。本研究中的三只猴在经聚焦声束超声作用后的6个月均相继再孕并相继分娩出健康子代，表明超声波在终止早孕的同时不会影响母体的生殖功能。
(本文承蒙管必隆教授指导，特此致谢)
本课题为国家自然科学基金重点项目(No,39630340)和国家“九五”重点攻关项目(No.96-905-02-01)
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[11]邢福祺，张君燕，郭静德.超声波对小鼠胚泡着床影响的研究.生殖与避孕，1988，8(1)：60～64
(1998-09-14收稿), 百拇医药