耿明英，姚一博，沈光建，許民輝，李飛鵬，唐 琳，劉俊紅，周小琴

（第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所神經(jīng)外科，重慶 400042）

盡管伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射外科現(xiàn)已經(jīng)成為神經(jīng)疾病重要的治療方式，但仍有許多亟待澄清的問題［1］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是解決這些問題的重要手段之一［2］。不過，目前尚缺乏與臨床一致的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)專用的伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射外科設(shè)備，而臨床應(yīng)用的立體定向頭架又不適合小型動(dòng)物的固定，因而一定程度上限制了相關(guān)研究的開展。為此，本研究設(shè)計(jì)和研發(fā)一種適配小型動(dòng)物及臨床伽瑪?shù)读Ⅲw定向頭架的固定裝置，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 適配固定裝置的結(jié)構(gòu)和安裝

本適配固定裝置主要是在實(shí)驗(yàn)用鼠立體定向固定架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，選用高強(qiáng)度無磁性有機(jī)玻璃作為基本材料，利用臨床上Leksell立體定向框架上后組固定支桿作為固定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成。其結(jié)構(gòu)包括：（1）動(dòng)物托盤（圖1A），大小為230mm×180mm×10mm。其尾部成梯形以適形于Leksell架基環(huán)，尾側(cè)有圓孔以便于動(dòng)物四肢的線段固定。（2）適配固定腳（圖1B）。分前后兩組，每組以中線為軸左右各一，對(duì)稱固定于托盤底面，其左右距和前后距與Leksell立體固定架后組支桿的左右距和中空槽長度相適。每個(gè)適配固定腳由圓形支桿（ф＝15mm），見圖1Ba，和半槽固定基座連接而成（圖1Bb）。半槽固定基座底部有一固定螺紋孔（ф＝5mm），由此以帶帽螺桿將適配固定裝置固定于Leksell立體固定架后組支桿上。（3）動(dòng)物頭部固定裝置。由耳和頭齒固定件組成（圖1C）。耳固定件包括一對(duì)立桿（ф＝15mm）和耳軸（ф＝7mm）（圖1Ca）。以托盤中線為軸，立桿固定于托盤上面偏頭側(cè)，其上有一螺紋孔，帶螺紋耳軸可穿過于其中。頭齒固定件置于托盤上面頭側(cè)中線（圖1Cb），由以帶帽螺桿調(diào)節(jié)的可前后滑動(dòng)的立桿和套在立桿上可上下滑動(dòng)的頭齒固定器構(gòu)成。頭齒固定器上有齒咬合孔和以帶帽螺桿調(diào)節(jié)的頭頂壓板。安裝時(shí)，腹腔麻醉動(dòng)物（以睫毛反射消失、呼吸及心律平穩(wěn)為度）后，將動(dòng)物置于托盤上。抬起動(dòng)物頭部，使外耳孔位于耳固定件之中，對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)耳軸固定外耳孔，盡量使動(dòng)物中軸位于托盤中線。根據(jù)頭位與水平面成角的要求，調(diào)整好頭齒固定件立桿的前后距和頭齒固定件器的高度，以帶帽螺桿固定維持。使動(dòng)物上下齒咬合于齒咬合孔，頭頂壓板壓住動(dòng)物頭頂并以帶帽螺桿調(diào)整其松緊度。將Leksell立體定向框架上后組固定支桿置于最長位以完全暴露其中空槽。置荷動(dòng)物適配固定裝置于后組固定支桿上（頭側(cè)向上），半槽固定基座扣住支桿，底部螺紋孔正對(duì)中空槽，帶帽螺桿固定（圖2）。

圖1 適配固定裝置

圖2 適配固定裝置的安裝

2 適配固定裝置的測試和應(yīng)用

Wistar大鼠20只，200～250g，雌雄不拘，購自第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，符合國家二級(jí)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)。動(dòng)物經(jīng)1%的戊巴比妥鈉腹腔麻醉（40mg／kg）。消毒后，切開頭皮，于一側(cè)顱骨上鉆一不通透骨孔，將硫酸銅點(diǎn)于其中。用涂有醫(yī)用生物膠的自身骨膜封閉骨孔后。按前述要求將動(dòng)物固定于適配固定裝置上，其頭位保持水平0度，然后將適配固定裝置連于Leksell立體定向固定架后組支桿。行MRI冠狀掃描，層間距1mm。將圖片傳至伽瑪?shù)吨委熡?jì)劃系統(tǒng)，在硫酸銅標(biāo)記平面確定一目標(biāo)點(diǎn)，測定其在Leksell立體系統(tǒng)中的三維坐標(biāo)以及該點(diǎn)與同側(cè)腦頂面和中線的垂直距離。鉆透顱骨孔，伊文藍(lán)染后的細(xì)針垂直插入腦內(nèi)定位腦平面。將Leksell導(dǎo)向穿刺系統(tǒng)連于立體定向固定架，按前確定的三維坐標(biāo)調(diào)整導(dǎo)向穿刺系統(tǒng)，細(xì)針通過骨孔穿刺目標(biāo)點(diǎn)，注入伊文藍(lán)0.2mL。取下動(dòng)物，打開其胸腔暴露心臟。經(jīng)左心室插管至升主動(dòng)脈起始處，剪開右心耳。先用NS 200～300mL快速?zèng)_洗血液，隨后用含4%多聚甲醛300mL灌流固定40min。開顱取腦，置恒溫冰凍切片機(jī)中行冰凍切片。切片時(shí)，以標(biāo)記平面前后5mm作連續(xù)冠狀切片，片厚20μm。確定穿刺點(diǎn)伊文藍(lán)濃染點(diǎn)，測定其與標(biāo)記平面、同側(cè)腦頂面和中線的垂直距離。發(fā)現(xiàn)與MR上測定值比較，在X、Y、Z方向的平均誤差分別為（0.15±0.27）、（0.27±0.33）、（0.26±0.42）mm。

依據(jù)大鼠立體定向圖譜［3］，應(yīng)用本裝置對(duì)128只 Wistar大鼠尾狀核頭部進(jìn)行4mm準(zhǔn)直器單靶點(diǎn)照射（照射劑量100 Gy），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物失固定率為3.7%，死亡率5.2%，其余動(dòng)物均準(zhǔn)確投照于目標(biāo)點(diǎn)。

3 討 論

伽瑪?shù)读Ⅲw定向放射外科（GSRNS）是根據(jù)立體定向原理，使用一次大劑量窄束伽瑪射線精確地聚集于顱內(nèi)靶點(diǎn)，使之產(chǎn)生局灶性破壞，而在靶組織邊緣劑量銳減，在靶組織邊緣形成一類似刀割樣的界面，進(jìn)而達(dá)到疾病治療目的的學(xué)科。由于放射劑量分布的特殊性，決定了GSRNS能夠一次完成對(duì)靶區(qū)正?；虿∽兊姆派錃p，而又不損害周圍正常組織，也不考慮靶區(qū)組織對(duì)射線的敏感性，這與傳統(tǒng)的放射有著根本不同；同時(shí)，它也避免了開放式手術(shù)所帶來的出血、感染、組織損傷等風(fēng)險(xiǎn)。基于此，GSRNS已迅速而廣泛地用于了顱內(nèi)疾病的治療，成為神經(jīng)外科一個(gè)重要輔助治療手段。不過，由于使用歷史不長，GSRNS仍有許多亟待深入探討的問題，如對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和病變的影響及機(jī)制、量效關(guān)系、神經(jīng)組織放射損傷的防治等，而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是解決這些問題的重要手段之一。

在GSRNS的實(shí)驗(yàn)研究中，大型動(dòng)物如犬、猴等是一個(gè)重要選擇［4－5］，其優(yōu)點(diǎn)之一在于能直接使用人的Leksell立體定向框架，但同時(shí)也具有實(shí)驗(yàn)成本高、難以進(jìn)行大批量樣本的實(shí)驗(yàn)研究等缺點(diǎn)。小型動(dòng)物如大鼠能有效克服上述缺點(diǎn)，但卻不能直接應(yīng)用人的Leksell立體定向框架。為此，加載適配固定裝置以適應(yīng)小型動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究成為了重要課題。不過，在已有的鼠立體定向?qū)嶒?yàn)研究中［6－8］，未見有關(guān)適配固定裝置的詳細(xì)報(bào)道。

本研究顯示伽瑪?shù)墩丈淝昂蟠笫驧RI定位片與腦切片均準(zhǔn)確投照于目標(biāo)點(diǎn)。在X、Y、Z方向的平均誤差分別為（0.15±0.27）、（0.27±0.33）、（0.26±0.42）mm。此后用于多篇研究生論文和博士論文的實(shí)驗(yàn)研究中，均驗(yàn)證了本裝置的精確性。本適配固定裝置在設(shè)計(jì)上主要考慮到下列因素：（1）無磁性、材質(zhì)便宜、獲取容易；（2）加工便利；（3）使用方便；（4）低強(qiáng)度麻醉狀態(tài)下固定可靠；（5）頭位可調(diào)，以利于使用動(dòng)物立體定向圖譜進(jìn)行立體定向手術(shù)。為此，本適配固定裝置選用了市場上普遍使用的高強(qiáng)度無磁性有機(jī)玻璃作為基本材料，參考了實(shí)驗(yàn)用鼠立體定向固定架頭齒固定裝置，巧妙地利用了臨床上Leksell立體定向框架上后組固定支桿作為適配固定基礎(chǔ)。經(jīng)測試和實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)該適配固定達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為放射外科的實(shí)驗(yàn)研究提供了便利條件［9－11］。

［1］ Monaco EA，Grandhi R，Niranjan A，Lunsford LD.The past，present and future of Gamma Knife radiosurgery for brain tumors：the Pittsburgh experience［J］.Expert Rev Neurother，2012，12（4）：437－445.

［2］ Yong SI，Do HN，Jong SK，et al.Stereotactic Device for Gamma Knife Radiosurgery in Experimental Animals：Technical Note［J］.Stereotact Funct Neurosurg，2006，84（2／3）：97－102.

［3］Paxinos G，Watson C.大鼠腦立體定位圖譜［M］.諸葛啟釧，譯.3版.北京人民衛(wèi)生出版社，2005.

［4］ 沈光建，唐文淵.立體定向放射神經(jīng)外科的一些實(shí)驗(yàn)研究概況［J］.立體定向和功能性神經(jīng)外科雜志，2007，20（4）：249－252.

［5］ Zhao ZF，Yang LZ，Jiang，et al.Gamma Knife irradiationinduced histopathological changes in the trigerninal nerves of rhesus monkeys［J］.J Neurosurg，2010，113（1）：39－44.

［6］ 梁軍潮，徐波濤，楊紅軍，等.低劑量伽瑪?shù)墩丈鋵?duì)致大鼠皮質(zhì)及海馬神經(jīng)元C－foc和nNOS表達(dá)的影響［J］.中國微侵襲神經(jīng)外科雜志，2008，13（1）：22－24.

［7］ Herynek V，Burian M，Jirak D，et al.Metabolite and difusion changes in the rat brain after leksel gamma knife irradiation［J］.Magn Reson Med，2004，52（2）：397－402.

［8］ Osamu T，Motohiro H，Yoko K，et al.Gamma Knife Radiosurgery Targeting Protocols for the Experiments with Small Animals［J］.Stereotact Funct Neurosurg，2007，85（4）：135－143.

［9］ 沈光建，唐文淵，許民輝，等.大鼠伽瑪?shù)墩丈浜驛QP4的表達(dá)及其與腦水腫的相關(guān)性研究［J］.中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2007，27（6）：552－554.

［10］耿明英，程遠(yuǎn)，許民輝，等.伽瑪?shù)秾?duì)紅藻酸致癇大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（13）：1227－1230.

［11］耿明英，程遠(yuǎn)，許民輝，等.伽瑪?shù)秾?duì)紅藻氨酸模型大鼠海馬形態(tài)學(xué)及苔蘚纖維變化的影響［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（10）：959－962.