彩色多普勒超声定位体外超声聚焦刀去肾交感神经的有效性与安全性研究

金灿，张孝忠

目前全球高血压患者约有10亿，在未来发展中发病率将继续不断上升[1]。治疗高血压最重要的是控制病情进展及靶器官损伤，血压上升，心血管事件发生的风险也随之升高[2]。高血压患者几近半数即使使用最新的降压药物或五种以上药物联用都不能达到充分降压的目的[3]。以往大量临床研究表明，交感神经过度激活是原发性高血压发生、发展的关键因素之一。其中，肾交感传入神经及传出神经通过调节肾素的释放、水钠平衡、肾血流量以及反馈于中枢交感系统的信号调节血压，肾去交感化是目前降压治疗的“理想靶点”之一[4]。

近年，经导管射频消融双侧肾交感神经治疗高血压的临床实验已显示出持续的降压效果，然而，经皮导管射频消融时需电极与动脉内膜直接接触，可能促进动脉粥样硬化和狭窄及出现手术路径相关并发症等。高强度聚焦超声（highintensity focused ultrasound，HIFU）技术目前广泛应用于良性、恶性肿瘤的无创治疗，具有非侵入性手术路径、无接触性的靶区消融优势，且对声束穿过的组织和靶区周围组织无损伤。不同组织对超声的敏感性不同，血管对超声能量有较好的耐受性，而神经组织则易于受到超声损伤[5]。

基于其上述特性，本研究首次通过彩色多普勒超声定位下HIFU技术，对实验用小型猪实施双侧肾交感去神经化（renal sympathetic denervation，RSD），通过采集RSD术前后的一般状况、血压、肾功能、血浆去甲肾上腺素浓度等指标，评估该技术的安全性和有效性。

1 材料与方法

1.1 动物、实验试剂和仪器 8个月大健康雄性广西巴马小香猪18只（由北京实创世纪小型猪养殖基地提供），体质量25～30 kg。HIFU治疗机（重庆海扶公司研制），由功率源、诊断探头、治疗探头、循环脱气水、监控系统组成，诊断探头频率为2.5MHz，治疗探头频率为1.6MHz。盐酸氯胺酮注射液（2 ml∶0.1 g，福建古田药业有限公司），地西泮注射液（2 ml∶10 mg，国药集团容生制药有限公司），肝素钠注射液（2 ml∶12500 U，北京常生药业责任药业有限公司）。

1.2 体外超声聚焦刀双侧肾动脉交感神经消融术18只小型猪随机分为3组，消融组1、消融组2及对照组，每组6只。所有动物给予35 mg/kg氯胺酮及1.5 mg/kg安定诱导麻醉，随后予氯胺酮7 mg/kg及安定0.3 mg/kg维持麻醉。实验动物肾区皮肤备皮，去脂、去气并用碘伏消毒，股动脉穿刺点区域备皮，并用碘伏消毒，经皮股动脉穿刺，连接换能器并监测血压、心率。动物的左侧腹壁浸在去气蒸馏水中，以彩色多普勒血流成像（Color Doppler flow imaging，CDFI）定位左肾动脉长轴，摄取超声影像，观察肾动脉及其血流状态是否正常。后以CDFI做引导，由肾动脉近端开始，分别聚焦于肾动脉十二点和六点钟方向，消融组1中，每一点单次消融强度为280 W×2 s，间隔2 s后重复消融，上述操作重复10次，即各点消融时间总共为20 s，间隔总共为20 s，后焦点向肾动脉远端移动3 mm，重复上述操作，以此类推，共消融8个点，即肾动脉血管外壁十二点钟和六点钟方向由近及远各消融4个点，一侧肾动脉总治疗时间为320 s，另一侧行相同操作。消融组2每点消融强度为320 W×2 s，其余操作方法同前。对照组于麻醉后仅以CDFI行肾动脉超声检查，并有创测量血压。

1.3 血浆去甲肾上腺素、肾功能等检测 分别于术前、术后即刻、术后7 d及28 d抽取血样。血浆去甲肾上腺素采用酶联免疫吸附法测定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）：取猪全血并以4000 转/min离心15 min，取上清液，冻存于-80°冰箱保存。收齐样品后，采用试剂盒检测，读取OD值，计算浓度。抽取外周静脉血用于肾功能检测（血清尿素、肌酐与尿酸），使用强生全自动生化仪Vitros350测定。

1.4 病理检测 所有动物于手术后28 d处以安乐死，取材固定（组织厚度不超过0.5 cm）、脱水透明、浸蜡包埋并于切片后行HE染色，观察肾动脉交感神经是否缺损。

1.5 统计学分析 使用SPSS 20.0软件对数据进行分析，计量资料采用均数±标准差（x±s）表示，治疗前后均数的比较采用配对t检验，多组间均数比较采用方差分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验动物手术情况 术中动物心率、血压未出现明显波动，生命体征平稳。术后手术区皮肤轻度发红、发热，无破溃。术后28 d所有实验动物未见明显体重改变，进食正常，生命体征平稳，皮肤红肿已消退。

2.2 术前与术后血压比较 与手术前比较，消融组2手术后第7 d收缩压下降[（132.67±6.86）mmHg vs. （122.33±6.15）mmHg]（1mmHg=0.133kPa），差异具有统计学意义（P＜0.05），第28 d收缩压下降[（132.67±6.86）mmHg vs. （117.83±6.49）mmHg]，差异具有显著统计学意义（P＜0.01）。与对照组比较，消融组2在术后第7、28 d收缩压下降，差异具有统计学意义（P均＜0.05）。三组舒张压术前术后以及三组之间比较无统计学差异（P均＞0.05）。

2.3 血浆去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）浓度变化 与手术前比较，消融组1、消融组2术后7 d、术后28 d测得血浆NE浓度降低，差异具有显著统计学意义（P均＜0.01）。与对照组和消融组1比较，消融组2术后7 d与术后28 dNE浓度降低，差异具有显著统计学意义（P均＜0.01），详见表3。

2.4 三组术前、术后血肌酐、尿素氮和尿酸水平比较 三组术前血肌酐、尿素氮、尿酸与术后即刻、术后7 d及术后28 d比较，差异无统计学意义（P均＞0.05）。三组术前、术后即刻、术后7 d及术后28 d比较血肌酐、尿素氮、尿酸水平，差异无统计学意义（P均＞0.05）。具体见表4，表5，表6。

2.5 病理学变化 光镜下可见对照组肾动脉血管壁的内膜、中膜与外膜结构组织完整，未见血管壁损伤、变性或坏死。消融组可见伴行于血管外膜的神经细胞水肿、变性，并有轻度脱髓鞘改变（图1）。

2.6 消融区域改变 于超声波消融范围及能量波及区域切开，逐层分离，未见皮下血肿、脓肿，无血栓形成，无组织坏死，切开腹膜，拨开脏器，暴露肾脏、肾动脉及腹主动脉，肾动脉周围未见红肿、血肿，无假性血管瘤及动脉夹层，周围结缔组织未见损伤、坏死。

表1 各组收缩压比较

表2 三组舒张压比较

表3 三组去甲肾上腺素浓度

表4 三组血肌酐比较

表5 三组尿素氮水平比较

表6 三组尿酸水平比较

图1 正常对照和消融HE染色结果（A.对照组；B.消融组）

3 讨论

目前，高血压是致全球死亡的首位原因[3]。迄今为止，通过干预交感神经系统降低血压的研究未曾间断[6]。肾交感传入神经与传出神经通过调节肾素-血管紧张素-醛固酮系统与血浆儿茶酚胺等调节血压[7]。在不同类型的高血压病患者中，肾交感神经活性增强起着重要作用，且与高血压导致的代谢综合征密切相关[8]。因此，选择性RSD成为治疗高血压的策略之一[9]。2009年，Krum首次发表了HTN-1的研究结果，该研究在50例难治性高血压患者中应用经皮导管RSD术，随访6个月内平均系统血压下降22/11 mmHg，随后于2010年公布了HTN-2的后续临床实验结果，随访6个月内平均系统血压下降31/12 mmHg，但术后分别出现了1例肾动脉撕裂和2例股动脉假性动脉瘤的近期并发症[8,10]。肾动脉痉挛是经皮导管RSD常见的短期并发症，肾动脉撕裂亦有报道。虽然术后肾动脉狭窄的发生率低，但是穿刺位置的股动脉假性动脉瘤和血肿发生率较高[11]。本实验选择猪作为模型，因其肾动脉、肾脏解剖及肾交感神经的分布特点均与人类极为相近，结果更加具有参考价值[12]。根据Kristin等[13]的研究，猪肾交感神经多集中分布肾动脉近中段，采用选择性RSD，从肾动脉近端至远端进行消融治疗。本研究以320 W×2 s的强度行RSD后，血压平均下降了15/6 mmHg，而在HTN-1研究中，患者术后30 d血压平均下降14/10 mmHg[8]。所有消融组动物术后一般情况与肾功能未见明显异常，未见炎症反应、血栓形成和手术相关并发症，病理染色未见血管壁及周围结缔组织损伤，提示超声定位HIFU行RSD安全性较高。

在手术原理与方法方面，HIFU系统与经皮导管射频消融有所不同。HIFU为一项无创肿瘤治疗技术，与超声显像技术相结合，通过超声波的热固化效应、机械效应以及空化效应等破坏聚焦处目标组织，使其发生不可逆损伤[14]。然而，在经皮导管射频消融中，导管与射频发生器相连，需经导丝将热能直接由血管内壁传导至附着于血管外壁的神经组织达到热损伤效果。超声波消融无需接触血管内壁，在肾动脉血管畸形的特殊情况下，亦可采取选择性RSD的手术策略[8]。以往对导管射频消融行RSD的相关研究显示，并发症多由股动脉穿刺入路这一侵入性操作引起，如股动脉假性动脉瘤、皮下血肿、肾动脉撕裂等[10]。本实验通过HIFU技术行RSD后，未见任何相关术后并发症，且超声聚焦消融的单点范围可达2×2×6 mm3，本实验中每点消融间隔3 mm，可将能量影响范围均匀覆盖至血管外周。HIFU的无创操作特性使得RSD术术后相关并发症的风险降低，且超声定位系统无辐射，无需注射造影剂显影，相较于导管射频消融，降低了患者风险。

本研究首次以猪为模型通过HIFU行RSD术，证实了其明显抑制血浆NE的释放、损伤肾交感神经，从而达到有效降低血压的目的，术后无严重并发症发生。无创、简单的操作特点使得HIFU在RSD的治疗领域中拥有更广大的前景。然而，本实验的观察结点为28 d，仍缺乏长期观察，而有关术式的选择以及治疗强度，还有待进一步探讨。

[1] Calhoun DA,Jones D,Textor S,et al. Resistant hypertension: diagnosis,evaluation, and treatment: a scientific statement from the American Heart Association Professional Education Committee of the Council for High Blood Pressure Research[J]. Circulation,2008,117(25):e510-26.

[2] Lewington S,Clarke R,Qizilbash N,et al. Age-specific relevance of usual blood pressure to vascular mortality: a meta-analysis of individual data for one million adults in 61 prospective studies[J].Lancet,2002,360(9349):1903-13.

[3] WRITING GROUP MEMBERS,Lloyd-Jones D,Adams RJ,et al.Heart disease and stroke statistics--2010 update: a report from the American Heart Association[J]. Circulation,2010, 121(7):e46-e215.

[4] Polimeni A,Curcio A,Indolfi C. Renal sympathetic denervation for treating resistant hypertension[J]. Circ J,2013,77(4):857-63.

[5] Malietzis G,Monzon L,Hand J,et al. High-intensity focused ultrasound: advances in technology and experimental trials support enhanced utility of focused ultrasound surgery in oncology[J]. Br J Radiol,2013,86(1024):20130044.

[6] Fisher JP,Fadel PJ. Therapeutic strategies for targeting excessive central sympathetic activation in human hypertension[J]. Exp Physiol,2010,95(5):572-80.

[7] DiBona GF. Neural control of the kidney: past, present, and future[J].Hypertension,2003, 41(3Pt2):621-4.

[8] Krum H,Schlaich M,Whitbourn R,et al. Catheter-based renal sympathetic denervation for resistant hypertension: a multicentre safety and proof-of-principle cohort study[J]. Lancet,2009,373(9671):1275-81.

[9] Schmieder RE,Redon J,Grassi G,et al. ESH Position Paper:renal denervation-an interventional therapy of resistant hypertension[J]. J Hypertens,2012,30(5):837-41.

[10] Symplicity HTNI. Catheter-based renal sympathetic denervation for resistant hypertension: durability of blood pressure reduction out to 24 months[J]. Hypertension,2011,57:911-7.

[11] Eleid MF,Schwartz GL,Gulati R,et al. Renal denervation for hypertension[J]. Curr Probl Cardiol,2014,39(2):35-51.

[12] Tsioufis C,Papademetriou V,Dimitriadis K,et al. Catheter-based renal sympathetic denervation exerts acute and chronic effects on renal hemodynamics in swine[J]. Int J Cardiol,2013,168(2):987-92.

[13] Steigerwald K,Titova A,Malle C,et al. Morphological assessment of renal arteries after radiofrequency catheter-based sympathetic denervation in a porcine model[J]. J Hypertens, 2012,30(11):2230-9.

[14] Okumura Y,Kolasa MW,Johnson SB,et al. Mechanism of tissue heating during high intensity focused ultrasound pulmonary vein isolation:implications for atrial fibrillation ablation efficacy and phrenic nerve protection[J]. J Cardiovasc Electrophysiol,2008,19(9):945-51.