Nd∶YAG激光兔心腔內(nèi)和頸外動(dòng)脈內(nèi)照射對(duì)血液學(xué)指標(biāo)的影響

1、    NdYAG激光兔心腔內(nèi)和頸外動(dòng)脈內(nèi)照射對(duì)血液學(xué)指標(biāo)的影響NdYAG激光兔心腔內(nèi)和頸外動(dòng)脈內(nèi)照射對(duì)血液學(xué)指標(biāo)的影響北京醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院   范志朋趙福運(yùn)吳美娟摘要：目的：研究NdYAG激光在兔心腔內(nèi)和頸外動(dòng)脈內(nèi)模擬血管瘤組織間照射后即刻局部和遠(yuǎn)期全身的血液學(xué)變化。方法：利用日本大耳白兔的心臟模擬人的血管瘤瘤腔，用NdYAG激光分4個(gè)劑量組(每組6只兔)作組織間照射，照射后即刻取血，觀察其血液學(xué)指標(biāo)的變化。另外將光纖從兔頸外動(dòng)脈插入進(jìn)行組織間照射(n=6)，1個(gè)月后從心臟取血觀察血液細(xì)胞學(xué)、生化學(xué)、酶學(xué)、免疫學(xué)、流變學(xué)指標(biāo)的變化。并對(duì)3只

2、兔的離體血樣進(jìn)行激光照射并即刻作部分血液學(xué)指標(biāo)檢測。結(jié)果：NdYAG激光心腔內(nèi)照射后即刻，心臟內(nèi)血液紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板數(shù)和血紅蛋白含量下降(均P0.05)，紅細(xì)胞、白細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，表面有短足狀突起，紅細(xì)胞膜表面負(fù)電荷密度降低，丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、肌酸激酶、乳酸脫氫酶、全血粘度、血漿粘度、紅細(xì)胞比積、紅細(xì)胞剛性指數(shù)、紅細(xì)胞聚集指數(shù)、血液還原粘度、低切變率下血液相對(duì)粘度升高(均P0.05)，血液生化學(xué)和免疫學(xué)指標(biāo)無明顯變化。離體實(shí)驗(yàn)除肌酸激酶未見明顯變化與活體即刻實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同外，其他各項(xiàng)指標(biāo)的變化與活體即刻實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。結(jié)論：強(qiáng)激光心腔內(nèi)照射可馬上引起局部血液細(xì)胞學(xué)、酶學(xué)、流變學(xué)指

3、標(biāo)的變化 ，而酶學(xué)、流變學(xué)指標(biāo)的變化與血細(xì)胞破壞、形態(tài)改變及細(xì)胞膜性質(zhì)改變密切相關(guān)，與機(jī)體和指標(biāo)本身對(duì)激光的反應(yīng)關(guān)系不大。局部強(qiáng)激光血管內(nèi)一次性照射不會(huì)對(duì)動(dòng)物體產(chǎn)生長期的不良影響。關(guān)鍵詞：血管瘤激光血液學(xué)試驗(yàn)NdYAG激光血管瘤組織間照射在臨床上應(yīng)用十分廣泛，但關(guān)于治療后血管瘤瘤腔內(nèi)的血液學(xué)改變，國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道很少。本實(shí)驗(yàn)以動(dòng)物心血管系統(tǒng)模擬人血管瘤，觀察NdYAG激光組織間照射后局部及全身血液細(xì)胞學(xué)、生化學(xué)、酶學(xué)、免疫學(xué)及流變學(xué)的變化，為進(jìn)一步研究NdYAG激光組織間照射治療血管瘤后的血液學(xué)變化提供參考。材料和方法一、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和儀器1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物成年雄性日本大耳白兔33只，體重2.02.5 k

4、g。2.實(shí)驗(yàn)儀器國產(chǎn)DL-200型牙科脈沖NdYAG激光器，波長1.06 m，光纖芯徑0.6 mm，最大輸出功率10 W，最大重復(fù)頻率30 Hz。二、實(shí)驗(yàn)方法1.活體實(shí)驗(yàn)（1）心腔內(nèi)激光照射（即刻效應(yīng)觀察）：以兔心臟模擬人血管瘤模型，用脈沖NdYAG激光對(duì)其進(jìn)行組織間照射。24只日本大耳白兔腹腔注射3%戊巴比妥鈉1.11.5 ml/kg麻醉后，固定于解剖臺(tái)上。開胸暴露心臟及輸入、輸出動(dòng)靜脈。將12號(hào)穿刺針插入心臟，將脈沖NdYAG激光光纖沿穿刺針插入心腔內(nèi)，分4組進(jìn)行激光照射，每組6只兔。第1組：激光功率5 W，照射15 s；第2組：激光功率5 W，照射30 s；第3組：激光功率10 W，照射

5、15 s；第4組：激光功率10 W，照射30 s。功率密度分別為第1、2組1.77×103 W/cm2，第3、4組3.54×103 W/cm2，能量密度分別為第1組2.66×104 J/cm2，第2、3組5.31×104 J/cm2，第4組1.06×105 J/cm2。激光照射前及照射后即刻心臟內(nèi)取血各10 ml，其中5 ml血樣作血液細(xì)胞學(xué)、生化學(xué)、酶學(xué)、免疫學(xué)測定及微量直接涂片在光鏡下觀察血細(xì)胞形態(tài)，另5 ml血樣肝素化后在4 h內(nèi)4 ml樣本作血液流變學(xué)檢驗(yàn)，1 ml樣本分離紅細(xì)胞，經(jīng)2.5%四氧化鋨固定，再與帶正電荷的鐵蛋白結(jié)合，常規(guī)包

6、埋制片，在透射電鏡下觀察血細(xì)胞表面電荷密度的變化。（2）頸外動(dòng)脈內(nèi)照射(遠(yuǎn)期效應(yīng)觀察)：6只日本大耳白兔腹腔注射1.3%戊巴比妥鈉麻醉后，先自心臟內(nèi)取血10 ml，然后暴露頸外動(dòng)脈，將脈沖NdYAG激光光纖插入其內(nèi)，在不接觸血管壁的情況下對(duì)動(dòng)脈內(nèi)血液進(jìn)行組織間照射，激光功率1 W，照射時(shí)間30 s，功率密度為3.54×102 W/cm2，能量密度為1.06×104 J/cm2。術(shù)后1個(gè)月以同等劑量的戊巴比妥鈉腹腔麻醉后再自心臟內(nèi)取血10 ml。對(duì)激光照射前后所取血樣進(jìn)行血液細(xì)胞學(xué)、生化學(xué)、酶學(xué)、免疫學(xué)及流變學(xué)測定。2.離體實(shí)驗(yàn)為排除心肌細(xì)胞在激光照射后對(duì)血液學(xué)變化的影響，另

7、取3只日本大耳白兔離體血進(jìn)行脈沖NdYAG激光照射，激光功率5 W，照射時(shí)間分別為10、20 s，功率密度均為1.77×103 W/cm2，能量密度分別為1.77×104、3.54×104 J/cm2。每組血樣本量10個(gè)，作部分血液學(xué)指標(biāo)檢測。三、檢測項(xiàng)目1.血液細(xì)胞學(xué)紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板計(jì)數(shù)及形態(tài)，血紅蛋白含量。2.血液生化學(xué)蛋白總量，白蛋白/球蛋白比值，甘油三酯和膽固醇水平。3.血液酶學(xué)丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶、肌酸激酶、乳酸脫氫酶水平。4.血液免疫學(xué)IgG、IgM、IgA、C3含量。5.血液流變學(xué)全血粘度，血漿粘度，紅細(xì)胞比積，紅細(xì)胞剛性指

8、數(shù)，紅細(xì)胞聚集指數(shù)，血液還原粘度、低切變率下血液相對(duì)粘度。結(jié)果一、活體實(shí)驗(yàn)1.即刻效應(yīng)觀察心腔內(nèi)不同劑量激光照射的4個(gè)組激光照射后即刻心腔內(nèi)血液學(xué)指標(biāo)的變化基本一致，組間差異無顯著意義。以第1組為代表，檢測結(jié)果見表1。表1兔心腔內(nèi)NdYAG激光照射后即刻血液學(xué)指標(biāo)的變化(以第1組為例, n=6)(X±s)Tab.1Hematologic changes immediately after intracardial NdYAG laser irradiation(Taking group one as an instance, n=6)(X±s)檢測項(xiàng)目Examination

9、 items 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 紅細(xì)胞 Erythrocyte count(1012/L) 4.95±1.76 3.88±1.51 3.815 0.05 白細(xì)胞數(shù) Leucocyte count(109/L) 8.20±1.69 3.55±1.65 3.569 0.05 血小板數(shù) Platelet count(109/L) 234±46 180±47 3.413 0.05 血紅蛋白 Hemog

10、lobin(g/L) 156±16 139±16 2.746 0.05 蛋白總量 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 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 膽固醇 Cholesterol(g/L) 37.0±5.6 36.8±

11、5.6 0.298 0.05 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Alanine aminotransferase(nmol。s-1/L) 1 780±451 2 912±558 3.888 0.05 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Aspartate aminotranasferase(nmol。s-1/L) 1 116±260 1 505±375 3.626 0.05 堿性磷酸酶 Alkaline phosphatase(mol。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)

12、 20 580±3 511 32 246±5 242 4.389 0.05 乳酸脫氫酶 Lactate dehydrogenase(mol。s-1/L) 6.31±0.42 10.34±0.37 4.540 0.05 IgG(g/L) 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 0.393 0.05 C3(mg/L) 938±164

13、 936±166 0.129 0.05 全血粘度 Whole blood viscosity(mPa。s)         切變率 Shear rate 190/s 2.48±0.30 3.23±0.27 3.940 0.05 切變率 Shear rate 46/s 3.25±0.30 4.36±0.34 3.928 0.05 切變率 Shear rate 5.75/s 4.13±0.34 7.11±0.33 4.190 0.05 血漿粘度 Plasma viscosity(mPa。s

14、) 1.35±0.13 1.51±0.14 3.521 0.05 紅細(xì)胞比積 Hematocrit 0.32±0.04 0.37±0.03 4.050 0.05 紅細(xì)胞剛性指數(shù) Erythrocyte rigidity index 0.60±0.09 0.72±0.11 3.771 0.05 紅細(xì)胞聚集指數(shù) Erythrocyte aggregation index 1.64±0.23 2.14±0.29 3.531 0.05 血液還原粘度 Whole blood reduced viscosity 8.19

15、77;1.67 9.35±1.52 3.610 0.05 低切變率下血液相對(duì)粘度 Low shear rate blood relative viscosity 2.82±0.38 4.90±0.35 3.869 0.05(1)血液細(xì)胞學(xué)：激光照射后白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板數(shù)和血紅蛋白含量降低，與激光照射前比較，差異均有顯著意義(P0.05)。光鏡下觀察紅細(xì)胞、白細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，表面有短足狀突起，血小板觀察不滿意；透射電鏡下觀察紅細(xì)胞膜表面負(fù)電荷密度降低，白細(xì)胞及血小板因數(shù)量少未觀察到其表面負(fù)荷密度的變化。(2)血液生化學(xué)：蛋白總量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯和膽

16、固醇水平激光照射后均無明顯變化(P0.05)。(3)血液酶學(xué)：丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、肌酸激酶、乳酸脫氫酶在激光照射后均升高，與激光照射前比較，差異有顯著意義(P0.05)；堿性磷酸酶無明顯變化(P0.05)。(4)血液免疫學(xué)：激光照射后IgG、IgA、IgM、C3均無明顯變化(P0.05)。(5)血液流變學(xué)：激光照射后全血粘度(切變率190/s、46/s、5.75/s)、血漿粘度、紅細(xì)胞比積、紅細(xì)胞剛性指數(shù)、紅細(xì)胞聚集指數(shù)、血液還原粘度、低切變率下血液相對(duì)粘度均升高，與激光照射前比較，差異均有顯著意義(P0.05)。2.遠(yuǎn)期效應(yīng)觀察6只日本大耳白兔頸外動(dòng)脈內(nèi)激光照射前和激光照射后1個(gè)月

17、心腔內(nèi)取血作血液學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)檢測的結(jié)果見表2。激光照射后1個(gè)月與激光照射前比較，各指標(biāo)間差異均無顯著意義(P0.05)，紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板形態(tài)無明顯變化。 表2兔頸外動(dòng)脈內(nèi)NdYAG激光照射后1個(gè)月血液學(xué)指標(biāo)的變化(n=6, X±s)Tab.2General hematologic changes of the blood one month after intravascular NdYAG laser irradiation in the external carotid artery(n=6,X±s)檢測項(xiàng)目Examination items 激光照射前Before

18、 irradiation 激光照射后1個(gè)月One month after irradiation F值F value P值P value 紅細(xì)胞數(shù) Erythrocyte count(1012/L) 4.45±0.88 4.56±0.92 0.675 0.05 白細(xì)胞數(shù) Leucocyte count(109/L) 7.70±1.89 8.00±1.86 0.875 0.05 血小板數(shù) Platelet count(109/L) 202±49 196±50 0.603 0.05 血紅蛋白 Hemoglobin(g/L) 135

19、7;13 132±14 0.564 0.05 蛋白總量 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 0.455 0.05 甘油三酯 Triglyceride (mmol/L) 0.76±0.11 0.78±0.15 0.765 0.05 膽固醇 Cholesterol (g/L) 40.0±6.7 41.0±7.6 0.555 0.05

20、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L) 1 230±332 1 165±319 0.805 0.05 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L) 1 084±317 1 149±345 1.108 0.05 堿性磷酸酶 Alkaline phosphatase (mol。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

21、7;4 287 23 558±5 224 1.084 0.05 乳酸脫氫酶 Lactate dehydrogenase (mol。s-1/L) 5.76±1.07 6.05±1.18 1.156 0.05 IgG(g/L) 45.5±6.9 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 0.05 C3(mg/L) 895±115 911±126

22、 0.464 0.05 全血粘度 Whole blood viscosity (mPa。s)         切變率 Shear rate 190/s 2.63±0.45 2.56±0.36 0.652 0.05 切變率 Shear rate 46/s 3.52±0.56 3.48±0.31 0.523 0.05 切變率 Shear rate 5.75/s 3.21±0.44 3.23±0.61 0.256 0.05 血漿粘度 Plasma viscosity (mPa。s) 1.32±

23、;0.29 1.34±0.33 0.395 0.05 紅細(xì)胞比積 Hematocrit 0.34±0.10 0.33±0.09 0.535 0.05 紅細(xì)胞剛性指數(shù) Erythrocyte rigidity index 0.59±0.12 0.57±0.14 0.615 0.05 紅細(xì)胞聚集指數(shù) Erythrocyte aggregation index 1.62±0.22 1.64±0.23 0.238 0.05 血液還原粘度 Whole blood reduced viscosity 7.57±1.24 7.6

24、1±1.57 0.111 0.05 低切變率下血液相對(duì)粘度 Low shear rate blood relative viscosity 2.88±0.33 2.92±0.38 0.544 0.05二、離體實(shí)驗(yàn)激光照射后除了肌酸激酶的變化與活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同外，其他各項(xiàng)指標(biāo)的變化與活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似(表3)。 表3激光照射兔離體血后血液學(xué)指標(biāo)的即刻變化(n=10, X±s)Tab.3Hematolgoic changes immediately after NdYAG laser irradiation ex vivo of the blood(n

25、=10, X±s)檢測項(xiàng)目Examination items 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 蛋白總量 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 2.79±0.22 0.389 0.05 甘油三酯 Triglyceride (mmol/L) 1.24±0.2

26、4 1.23±0.23 0.534 0.05 膽固醇 Cholesterol (g/L) 40.0±10.5 40.0±0.5 0.105 0.05 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Alanine aminotransferase (nmol。s-1/L) 1 391±623 3 495±653 4.505 0.05 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶 Aspartate aminotranasferase (nmol。s-1/L) 971±348 1 521±539 4.104 0.05 堿性磷酸酶 Alkaline phosphatase (mol。s-1/

27、L) 1.472±0.397 1.504±0.381 0.835 0.05 肌酸激酶 Creatine kinase (nmol。s-1/L) 20 678±4 064 22 360±2 952 1.235 0.05 乳酸脫氫酶 Lactate dehydrogenase (mol。s-1/L) 6.601±1.869 9.190±3.780 3.666 0.05討論一、血管瘤動(dòng)物模型的探討本實(shí)驗(yàn)選用兔心臟作為動(dòng)物模型，是因?yàn)槠湫那粌?nèi)的血液可以用激光進(jìn)行組織間照射，而且其心腔內(nèi)循環(huán)血量可以滿足檢驗(yàn)血樣總量的需要。但是因?yàn)橥眯呐K太脆弱，

28、在激光照射后1 h內(nèi)實(shí)驗(yàn)兔子皆因心臟衰竭而死亡。因此為了進(jìn)行遠(yuǎn)期觀察，只能選用兔頸外動(dòng)脈內(nèi)血液作為照射區(qū)。進(jìn)行離體血樣實(shí)驗(yàn)的目的是為了排除激光在血液中進(jìn)行組織間照射可能引起的心肌細(xì)胞損傷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的偏差。二、激光心腔內(nèi)照射對(duì)血液學(xué)指標(biāo)的即刻效應(yīng)1.血液細(xì)胞學(xué)NdYAG激光波長1.06 m，是一種近紅外的強(qiáng)激光。本實(shí)驗(yàn)采用脈沖NdYAG激光，其能量密度為2.66×1041.06×105 J/cm2。結(jié)果表明，如此高能量密度的激光對(duì)血液有形成分即白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板產(chǎn)生很強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)。NdYAG激光的熱效應(yīng)作用于血細(xì)胞，可對(duì)其細(xì)胞膜產(chǎn)生破壞作用，導(dǎo)致細(xì)胞變形性下降，剛性

29、和脆性增加，血細(xì)胞形狀變得不規(guī)則，表面有短足狀突起1。當(dāng)激光能量達(dá)到一定程度，細(xì)胞膜破裂，血細(xì)胞內(nèi)成分大量逸出。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，心腔內(nèi)激光照射后即刻白細(xì)胞數(shù)減少的幅度高于紅細(xì)胞，這是因?yàn)榧t細(xì)胞的變形能力為白細(xì)胞的34倍，因此白細(xì)胞對(duì)刺激因素的抵抗力低于紅細(xì)胞，更易于受到破壞。而血紅蛋白的變化與紅細(xì)胞的變化趨勢一致，紅細(xì)胞破壞后，繼而血紅蛋白繼續(xù)破壞分解。同時(shí)，可能因?yàn)榧す獾碾姶艌龅淖饔?，血?xì)胞膜表面的電荷分布發(fā)生改變，在透射電鏡下觀察到紅細(xì)胞膜表面負(fù)電荷密度降低。2.血液生化學(xué)指標(biāo)心腔內(nèi)激光照射后即刻心臟內(nèi)血液蛋白總量、白蛋白/球蛋白比值、甘油三酯、膽固醇均無明顯變化。本實(shí)驗(yàn)為即刻實(shí)驗(yàn)，

30、機(jī)體的防御反應(yīng)尚未啟動(dòng)，因此也不會(huì)改變機(jī)體的新陳代謝，同時(shí)提示強(qiáng)激光對(duì)這些指標(biāo)的直接作用不明顯。3.血液酶學(xué)指標(biāo)Mester2通過大量實(shí)驗(yàn)指出低功率小能量He-Ne激光作用于生物體，小劑量是刺激作用，大劑量是抑制作用4。刺激作用的表現(xiàn)是He-Ne激光可影響細(xì)胞膜的通透性，刺激增強(qiáng)各種酶的活性。本實(shí)驗(yàn)是即刻局部實(shí)驗(yàn)，因此所觀察到的酶的變化與機(jī)體的反應(yīng)無關(guān)，主要是血細(xì)胞破壞造成細(xì)胞內(nèi)酶的外逸造成的。紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板中含量較多的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、乳酸脫氫酶的含量大大升高，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而血細(xì)胞中含量較少的肌酸激酶和堿性磷酸酶的含量變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。4.血液免疫學(xué)指標(biāo)眾多學(xué)者研究證明，低能量激光照射能提高機(jī)體的免疫機(jī)能，對(duì)機(jī)體單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)(MPS)有激活作用3，同時(shí)對(duì)T細(xì)胞和B細(xì)胞具有調(diào)節(jié)作用4。近年來的研究表明，激光在照射過程中以增強(qiáng)體液免疫為主，停照后以增強(qiáng)細(xì)胞免疫為主。本實(shí)驗(yàn)是即刻實(shí)驗(yàn)，機(jī)體的防御反應(yīng)和免疫反應(yīng)尚未啟動(dòng)，因此IgG、IgA、IgM、C3等免疫學(xué)指標(biāo)均無明顯變化，同時(shí)可以看出強(qiáng)激光對(duì)上述指標(biāo)的直接作用不明顯。5.血液流變學(xué)指標(biāo)本實(shí)驗(yàn)中觀察到NdYAG激光心腔內(nèi)照射后即刻，血液中有形成分(紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板)數(shù)量減少，同時(shí)血細(xì)胞的形態(tài)改變，膜表面負(fù)電荷密度降低，這些變化使血細(xì)胞的粘附性和聚集性發(fā)生