经颅聚焦超声开放小鼠血脑屏障的脉宽筛选及可逆性研究

目的:利用聚焦超声(focused ultrasound,FUS)治疗系统,固定基础频率等其他参数,探索脉宽对FUS经颅开放血脑屏障(BBB)有效性及安全性的影响,筛选出合适的脉宽值,并验证FUS开放BBB的可逆性.方法:将73只SPF级昆明小鼠,随机分为脉宽筛选组(共45只)和可逆性研究组(28只).脉宽筛选组又分为0ms组、1ms组、10ms组、100ms组和200ms组共5个亚组,用不同脉宽的FUS经颅辐照靶脑区后经尾静脉注射伊文思蓝(Ev-ans blue,EB)溶液,4h后取材,对BBB开放与否进行定性评价并测量脑组织EB含量,辐照区域脑组织行HE染色;可逆性研究组分为4个亚组(每组7只):-1-0h组、0-1h组、1-8h组和8-9h组,分别于相应时间点进行FUS经颅辐照、EB注射,取材,对脑部EB含量进行测量.结果:0ms组小鼠BBB未开放,小鼠脑部EB含量为(4.67±2.14)μg/g,其余各组小鼠BBB均有不同程度开放.1ms、10ms、100ms、200ms组小鼠脑部EB含量分别为(9.63±3.31)ug/g、(19.16±2.47)μg/g、(20.75±7.77)μg/g、(29.48± 10.42)μg/g,其中1ms、10ms、100ms、200ms组小鼠脑部EB含量与对照组(0ms组)相比有显著性意义,且10、100、200ms组BBB开放效率明显高于1ms组.0ms组、1ms组、10ms组小鼠FUS辐照中心区域脑组织未见红细胞渗出,100ms组、200ms组FUS辐照中心区域有少量红细胞渗出;-1-0h组、8-9h组小鼠BBB未开放,0-1h组、1-8h组小鼠BBB有不同程度开放.-1-0h组、0-1h组、1-8h组、8-9h组小鼠脑部EB含量分别为(1.50±0.19)ug/g、(8.60±1.89)μg/g、(2.63±0.76)μg/g、(1.57±0.46)μg/g.与对照组相比,0-1h组、1-8h组小鼠脑部EB含量明显增高.8-9h组与对照组相比无显著性意义,同时,0-1h组与其他各组相比均有显著性意义.结论:利用现有聚焦超声治疗系统,当FUS基础频率为1MHz,总辐照时间120s,输出电压200mV,脉冲重复频率为1Hz,Sono Vue?六氟化硫微泡剂量2.5μl/g情况下,脉宽10ms可经颅、高效、安全开放BBB,是较为合适的脉宽值.该参数条件下FUS开放BBB是动态可逆的.