立體定向照射兔坐骨神經(jīng)的CT定位

1、立體定向照射兔坐骨神經(jīng)的CT定位    【摘要】  目的：立體定向照射兔坐骨神經(jīng)的CT定位。方法：通過解剖分析兔坐骨神經(jīng)主干的解剖位置和行徑，選擇照射靶點，放置硅膠管進行標記，按X_刀標準行CT掃描，從CT圖像上分析硅膠管與薦骨和髂骨的位置關(guān)系，確定可以用骨性結(jié)構(gòu)定位的神經(jīng)段作為照射靶點，利用立體定向技術(shù)單次大劑量照射坐骨神經(jīng)，觀察其病理及超微結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果：通過解剖可見坐骨神經(jīng)主干由第7腰神經(jīng)和第1、2薦神經(jīng)組成，坐骨神經(jīng)主干從薦髂關(guān)節(jié)下、薦骨和髂骨之間穿出后，跨過坐骨大切跡的一段坐骨神經(jīng)主干位置恒定，且有薦骨和髂骨做定位標志，可作

2、為CT定位的照射靶點，單次大劑量照射后鏡下可見神經(jīng)纖維變性壞死。結(jié)論：在CT掃描圖像中，利用薦骨和髂骨定位坐骨神經(jīng)準確可靠，可以作為無創(chuàng)情況下進行立體定向外科研究周圍神經(jīng)放射性損傷的照射靶點。 【關(guān)鍵詞】  周圍神經(jīng) 坐骨神經(jīng) 放射性損傷 放射外科    AbstractObjective: To locate of the rabbit sciatic nerve in CT scanning&

3、#160;for stereotactic radiosurgery. Methods: By dissecting and tracing the location and course of rabbit sciatic nerve, a 10 mm of the sciatic trunk was selected as a

4、0;target for further investigation. A silica gel tube was put surround the left sciatic trunk which was selected as a target so as to mark it in CT imaging.

5、0;The rabbits were immobilized according to the standard of X_knife before CT scanning. The interrelation of the silica gel tube and bony structures was analyzed, a nerve

6、 segment was selected, which could be localized according to the related bony structures as irradiation target. A radiosurgery treatment planning was performed on the selected

7、 nerve segment, its changes of pathology and ultrastructure were observed. Results: Base on the dissection, the rabbits' sciatic nerve was composed of the seventh lumbar&#

8、160;nerve and first and second sacral nerves. The sciatic trunk descended in front of the sacroiliac joint and escaped between the sacral bone and ilium, then left t

9、he pelvis from the greater sciatic notch. The segment of sciatic trunk which ran between the sacrum and ilium was stable and feasible for localization according to t

10、he related bony structures in CT scanning, so it was selected as irradiation target. After high dose of stereotactic radiation, the degeneration and necrosis in nerve fib

11、ers could be observed under microscope. Conclusion: The segment of sciatic trunk which runs between the sacrum and ilium is stable and feasible for localization in CT

12、0;scanning, and can be chosen as irradiate target in studying peripheral nerve injury by stereotactic radiation technology that is non_invasive method.    Key Wordsperipheral&

13、#160;nerve；sciatic nerve；radiation injury；radiosurgery    周圍神經(jīng)是放療中一種*照射劑量的正常組織1，2，但放射引起其損傷機制尚未明確。有人建立術(shù)中照射坐骨神經(jīng)的動物模型35，但因神經(jīng)周圍組織受到較大的照射劑量，而引起神經(jīng)的繼發(fā)性損傷；而且解剖過程也會損傷神經(jīng)及其周圍組織，從而影響最終的實驗結(jié)果。無創(chuàng)立體定向照射技術(shù)可避免解剖過程中對神經(jīng)的損傷，并最大限度地保護周圍神經(jīng)組織，從而觀察到射線對神經(jīng)直接作用的結(jié)果。但在CT掃描圖像中很難將坐骨神經(jīng)從周圍軟組織中區(qū)分出來，因此利用立體

14、定位放射技術(shù)研究周圍神經(jīng)的放射性損傷，必須首先解決坐骨神經(jīng)的CT定位問題。    1 材料與方法    11解剖新西蘭大白兔(10只，體質(zhì)量2030kg，雌雄不限)空氣栓塞處死，將其固定于兔解剖臺上，俯臥位，剪去左側(cè)大腿外上部及臀部的毛。沿股二頭肌與臀大肌之間的肌間隙做一皮膚切口(長34cm)，切開皮膚和皮下組織，用鈍剝離法分開股二頭肌與臀大肌，即可見坐骨神經(jīng)主干在髖臼水平跨過坐骨大切跡。沿坐骨神經(jīng)分別向上、向下切斷相應(yīng)的肌肉，追蹤坐骨神經(jīng)主干走行，并在L1上緣橫斷脊柱，切除其胸部和腹部臟器，仔細剝離腰椎

15、和骨盆附著的肌肉，觀察分析坐骨神經(jīng)主干走行及其與薦骨和髂骨的相互位置關(guān)系。    12影像新西蘭大白兔(3只，體質(zhì)量2030kg，雌雄不限)在無菌條件下，按1mL/kg戊巴比妥鈉(30mg/mL)，從耳緣靜注麻醉，操作方法同上。向上切斷臀大肌和梨狀肌，暴露薦髂關(guān)節(jié)下的神經(jīng)段，用硅膠管(長10mm,直徑4mm)圈套該神經(jīng)段，神經(jīng)保持原位，復(fù)原并縫合各層組織。保持兔的麻醉狀態(tài)，用石膏固定，送CT室用X_刀專用熱塑面罩將其固定在X_刀頭架上，把臀部放在頭架近中心位置。用PQ5000型螺旋CT(Picker公司，美國)掃描(L1至后肢中部)，層厚3mm。將圖像傳

16、送至TPS系統(tǒng)，以顯影的硅膠管位置分析神經(jīng)主干與薦骨和坐骨的相互位置關(guān)系，尋找根據(jù)骨性標志定位坐骨神經(jīng)的方法。    13大劑量照射后的病理變化用12中標記好的3只新西蘭大白兔同前麻醉并固定后行CT掃描，掃描后將資料傳送至X_刀治療計劃系統(tǒng)，根據(jù)硅膠管的位置及其與薦骨和坐骨的位置關(guān)系，在右側(cè)相同位置勾畫出坐骨神經(jīng)作為靶點，制定立體定向照射計劃：限光筒直徑77mm，非共面5條弧同時照射，等中心劑量80Gy。掃描時保持兔的固定體位不變，直接送加速器室用varian2100C/D電子直線加速器(Varian公司，美國)對右肢坐骨神經(jīng)靶點進行照射。照射后將兔送回

17、實驗室飼養(yǎng)，定期觀察兔后肢運動情況，行兔后肢溫度縮腿試驗和展趾反射檢查，記錄兔后肢感覺和運動功能的變化。待兔受照后肢出現(xiàn)肌肉萎縮和功能障礙時即處死，取硅膠管標記和受照部位的神經(jīng)段，分別放入固定液中，送病理科做石蠟包埋切片,蘇木精_伊紅染色，觀察其病理結(jié)構(gòu)變化。    2結(jié)果    實驗兔解剖后可以發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)主干由第7腰神經(jīng)和第1、2薦神經(jīng)腹支組成，3支在薦髂關(guān)節(jié)后會合從薦髂關(guān)節(jié)下、薦骨和髂骨之間靠近髂骨一側(cè)穿出，向外下跨過坐骨大切跡和髖股關(guān)節(jié)，在股骨大轉(zhuǎn)子的后面進入大腿深層肌肉。其中從薦髂關(guān)節(jié)下穿出跨過坐骨大切跡

18、的神經(jīng)段直徑約34mm，位置恒定(圖1)。本實驗重復(fù)解剖的10只大白兔均未見變異。圖1 解剖坐骨神經(jīng)可見其從薦髂關(guān)節(jié)下、薦骨和髂骨之間靠近坐骨一側(cè)穿出，向外下跨過坐骨大切跡和髖股關(guān)節(jié)從CT圖像看，薦髂關(guān)節(jié)所在層面以下的3層圖像中(層厚3mm)，在薦骨和髂骨之間可見標記的硅膠管(圖2)，其間隙57mm。CT掃描時有坐骨、薦骨和薦髂關(guān)節(jié)做定位標志，可選該段做靶點。在對側(cè)薦髂關(guān)節(jié)下相應(yīng)層面的薦骨和髂骨之間的相應(yīng)位置可勾畫出坐骨神經(jīng)，故這個部位的神經(jīng)段在CT圖像上均可根據(jù)薦骨和坐骨定位，作為立體定向照射的靶點。圖2   兔照射3周后，后肢肌肉萎縮，溫度縮腿試驗和

19、展肢反射檢測陽性，蘇木精_伊紅染色光鏡下左側(cè)坐骨神經(jīng)結(jié)構(gòu)無明顯變化，有髓纖維分布密集均勻，單個纖維飽滿，髓鞘薄厚均勻(圖3)。被照神經(jīng)纖維可見明顯的變性壞死，甚至大量神經(jīng)纖維的丟失，有髓神經(jīng)纖維的軸突和髓鞘均發(fā)生明顯的變性、壞死，局限性髓磷脂空泡樣變，軸突丟失，髓鞘和軸突結(jié)構(gòu)模糊，少數(shù)可辨認的有髓神經(jīng)纖維軸突混合大量的壞死組織(圖4)。    3討論    本實驗的目的是在CT圖像中對兔坐骨神經(jīng)進行定位，為立體定向放療研究周圍神經(jīng)放射性損傷奠定基礎(chǔ)，解決的思路是尋找與坐骨神經(jīng)相對應(yīng)有固定關(guān)系的骨性標志。解剖兔坐骨神

20、經(jīng)全程可以看到，第7腰神經(jīng)和第1、2薦神經(jīng)于薦髂關(guān)節(jié)后會合成為坐骨神經(jīng)主干，從薦髂關(guān)節(jié)下穿出，在薦骨和髂骨之間靠近髂骨一側(cè)出骨盆，跨過坐骨大切跡，該段坐骨神經(jīng)主干位置恒定，直徑約34mm，薦骨和髂骨之間的間隙約57mm，從本實驗解剖的所有兔子來看，未發(fā)現(xiàn)變異情況。此后坐骨神經(jīng)主干向外下跨過坐骨大切跡和髖股關(guān)節(jié)，在股骨大轉(zhuǎn)子的后面進入大腿深層肌肉，其位置隨肌肉的活動而產(chǎn)生變化，因此，位于薦骨和髂骨之間的神經(jīng)節(jié)段因其位置固定且有薦骨和髂骨做定位標志而成為進一步研究的對象。為便于立體定向照射的參考，實驗中兔子完全按X_刀治療標準固定在金屬頭架上。利用硅膠管在CT圖像上能顯影的特性，標記后的坐骨神經(jīng)主

21、干從薦骨和髂骨之間57mm的間隙中穿行，與解剖所觀察到的神經(jīng)干位置和走向一致，所選神經(jīng)段在橫斷面CT圖像上有薦髂關(guān)節(jié)及薦骨和髂骨之間的間隙作定位參考標志，可選為三維立體定向照射的靶點。以直徑77mm限光筒，等中心劑量80Gy照射，3周后被照肢體肌肉萎縮，可檢測到溫度縮腿試驗和展肢功能檢測陽性，光鏡下出現(xiàn)明顯的病理性變化，可以觀察到大量有髓神經(jīng)纖維的軸突變性、壞死，甚至神經(jīng)纖維丟失，局限性髓磷脂空泡樣變，軸突丟失。而對照未被照射的神經(jīng)節(jié)段，神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)無明顯變化。與Kondziolka等6的實驗結(jié)果相符，即在高劑量時以射線引起神經(jīng)軸突和髓鞘的直接變性壞死為主。我們的照射劑量是80Gy，對神經(jīng)的作

22、用表現(xiàn)為神經(jīng)纖維的變性、壞死，無明顯的炎性細胞浸潤，也未觀察到神經(jīng)外內(nèi)膜、神經(jīng)束膜及神經(jīng)外膜纖維化或神經(jīng)周圍血管損傷，故在高劑量時不存在周圍神經(jīng)組織損傷所產(chǎn)生的繼發(fā)性損傷，其變性、壞死是射線的直接作用，但射線引起神經(jīng)纖維變性、壞死的機制有待進一步觀察和研究。 【參考文獻】  1Bajrovic A, Rades D, Fehlauer F， et al. Is there a life_long risk of brachia

23、l plexopathy after radiotherapy of supraclavicular lymph nodes in breast cancer patients?J. Radiother Oncol, 2004, 71(3): 297-301.2Lin YS, Jen YM,Lin JC. Radiation_related cranial nerve

24、 palsy in patients with nasopharyngeal carcinomaJ. Cancer, 2002, 95(2): 404-409.3Johnstone PA, DeLuca AM, Bacher JD, et al. Clinical toxicity of peripheral nerve to intraoperative radiotherapy in a canine modelJ. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1995, 32(4): 1031-1034.4Kinsella TJ, DeLuca AM, Barnes M, et al. Threshold dose for peripheral neuropath