一種治療腫瘤的新技術(shù)

程欣

摘 要： 本文介紹了20世紀(jì)90年代初在國(guó)際上興起的HIFU無(wú)創(chuàng)外科技術(shù)及我國(guó)在該領(lǐng)域中的成就，繼而對(duì)HIFU“切除”腫瘤的機(jī)理，治療質(zhì)量及其發(fā)展前景進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞： 高強(qiáng)聚焦超聲 高熱療法 腫瘤治療

20世紀(jì)末，人們開(kāi)始了一種用于治療腫瘤的高強(qiáng)聚焦超聲外科技術(shù)研究，該工作迅速在發(fā)達(dá)國(guó)家展開(kāi)。此療法的主要特點(diǎn)是，對(duì)低（MHz）級(jí)頻率的超聲束施以聚焦，使焦點(diǎn)處的高強(qiáng)超聲能量定位到體內(nèi)腫瘤組織上，高強(qiáng)超聲可達(dá)幾千、甚至上萬(wàn)w/cm2，其短時(shí)間（0.5-3s）輻照，即可使癌變組織迅速升溫達(dá)到65℃以上，使蛋白質(zhì)熱固化、壞死，又基本不損傷周圍的正常組織，它在治療中大大降低了對(duì)測(cè)溫與控溫的要求，是傳統(tǒng)低頻（KHz）超聲外科的新開(kāi)拓。

一、HIFU的臨床應(yīng)用研究

1942年，Lynn就提出高強(qiáng)度聚焦超聲，1954年Fry等將高強(qiáng)度聚焦超聲作為神經(jīng)外科的輔助手段，1956年Burov首次將高強(qiáng)度超聲用于治癌，此后出現(xiàn)了眾多的機(jī)理探索和治癌應(yīng)用研究。Kishi等用高強(qiáng)度超聲照射動(dòng)物及人體腫瘤，大部分腫瘤的生長(zhǎng)得到了抑制。Katsumi等和Tsuchdate等對(duì)35例腫瘤分別用300w/cm■～1400w/cm■的超聲照射，時(shí)間約5s，腫瘤組織被破壞，體積減小，沒(méi)有轉(zhuǎn)移性病灶增加。這些研究充分說(shuō)明此項(xiàng)外科技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展前景。然而，由于當(dāng)時(shí)缺乏高精度的成像和定位技術(shù)，HIFU并未得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)和超聲治療技術(shù)的發(fā)展，為把高強(qiáng)聚焦超聲能量準(zhǔn)確投向靶組織并及時(shí)反饋靶組織經(jīng)處理后的變化信息，提供了充分的現(xiàn)實(shí)可能性，使得HIFU技術(shù)成了當(dāng)今國(guó)際醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)突出的研究熱點(diǎn)。

自1997年年底起，我國(guó)進(jìn)入臨床治療，迄今已歷經(jīng)12年。僅使用JC型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)就已對(duì)5000多例患者進(jìn)行了成功的治療，其中包括肝癌、乳腺癌、惡性骨腫瘤、軟組織肉瘤、腎癌、胰腺癌、盆腔腫瘤、轉(zhuǎn)移性腫瘤、乳腺纖維瘤、子宮肌瘤及肝血管瘤等實(shí)體腫瘤，臨床療效令人滿意。

目前HIFU技術(shù)治療最多的病種是肝癌，因?yàn)楦伟┰谥袊?guó)發(fā)病率比較高，很多肝癌一旦發(fā)現(xiàn)往往就已經(jīng)是晚期，同時(shí)患者伴有肝硬化或者肝功能不全的比例很高，從而失去了手術(shù)切除的機(jī)會(huì)。根據(jù)重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院對(duì)56例手術(shù)不能切除的肝癌以HIFU治療效果分析，患者年齡22～74歲，平均50.8歲，腫塊直徑5～12cm，平均（8.24±3.43）cm，單發(fā)43例，多發(fā)13例。HIFU與TAE聯(lián)合應(yīng)用可明顯使腫瘤縮小，治療有效率78%，2年生存率58%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)TAE治療無(wú)效者，HIFU仍可使癌灶縮小，AFP水平下降。對(duì)于晚期腫瘤的姑息性治療，可明顯緩解癥狀。

用這種新手段治療較多的第二種腫瘤是骨肉瘤，這是一種惡性程度高早期就有全身轉(zhuǎn)移的腫瘤，主要發(fā)生在青少年中。盡管近年來(lái)由于化療的進(jìn)步使這種疾病的死亡率有明顯下降，但手術(shù)治療中采用截肢或使用人工關(guān)節(jié)保肢治療，對(duì)患者及家屬心理上的創(chuàng)傷很大，嚴(yán)重影響術(shù)后生活質(zhì)量。陳文直、伍烽等報(bào)告了高強(qiáng)度聚焦超聲治療原發(fā)惡性骨腫瘤44例，其中多數(shù)患者在高強(qiáng)度聚焦超聲治療前后給予化療，2例則單純用高強(qiáng)度聚焦超聲治療，并進(jìn)行3個(gè)月至27個(gè)月的隨訪，平均隨訪13.6個(gè)月，生存39例，生存率89%，用聚焦刀這種新的技術(shù)可以不開(kāi)刀按照外科切除的范圍把骨腫瘤區(qū)域完整滅活，提供了一種全新的保肢手段，局部滅活的效果相當(dāng)不錯(cuò)，患者的肢體功能也是可以接受的，有很好的臨床應(yīng)用前景。

還有一類令人感興趣的應(yīng)用就是對(duì)乳腺癌患者進(jìn)行保乳治療?，F(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家在乳腺癌的治療中保留乳房的比例很高，因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)許多乳癌病人全部切除乳房和僅僅切除腫瘤而保留乳房患者的生存率相似，但保留乳房對(duì)女性的生理和心理的好處大得多，所以乳癌的保乳治療是一種趨勢(shì)。應(yīng)用聚焦刀滅活乳癌病灶，不開(kāi)刀，不留瘢痕乳房也不會(huì)變形，這一技術(shù)引起了國(guó)際上強(qiáng)烈的興趣。朱輝、王智彪等報(bào)告了關(guān)于高強(qiáng)度聚焦超聲體外治療乳腺癌的研究，為了探討高強(qiáng)度聚焦超聲治療乳腺癌的安全性、有效性與其在乳腺癌保乳治療中的作用，筆者通過(guò)對(duì)46例乳腺癌的高強(qiáng)度聚焦超聲治療，其中24例在HIFU治療后進(jìn)行外科手術(shù)，對(duì)切除標(biāo)本進(jìn)行病理學(xué)檢查，其余22例僅進(jìn)行單純HIFU治療，46例病人均進(jìn)行隨訪，隨訪內(nèi)容包括體檢，影像學(xué)及穿刺活組織檢查等方法，觀察腫瘤病灶的轉(zhuǎn)歸，局部與全身情況，筆者在隨訪過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)HIFU有效破壞腫瘤病灶后，腫塊逐漸吸收，患側(cè)乳房的外觀、彈性，與健側(cè)比較無(wú)明顯差異。顯示HIFU在乳腺癌保乳治療中具有廣泛的前景，為乳腺癌的治療，提供了一種新的、有效治療手段。

當(dāng)然，應(yīng)用海扶技術(shù)還可以治療一些其他的良、惡性腫瘤，如手術(shù)后極易復(fù)發(fā)的軟組織肉瘤，手術(shù)切除率很低的胰腺癌，不愿做手術(shù)切子宮的子宮肌瘤，乳腺纖維腺瘤等，我們相信，海扶技術(shù)的應(yīng)用范圍還會(huì)逐漸擴(kuò)大。我國(guó)無(wú)創(chuàng)外科技術(shù)具有國(guó)際水平，我國(guó)上海交通大學(xué)、重慶醫(yī)科大學(xué)、南京大學(xué)及北京醫(yī)科大學(xué)都較早地開(kāi)展了有關(guān)的HIFU基礎(chǔ)與工程研究，特別是重慶醫(yī)科大學(xué)以王智彪教授為首的科學(xué)工作者們?cè)贖IFU基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)中擁有明顯的優(yōu)勢(shì)，早在2001年，他們與重慶海扶技術(shù)有限公司共同研制開(kāi)發(fā)的HIFU腫瘤治療設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始向英國(guó)牛津大學(xué)和英國(guó)超聲治療公司銷售，這是我國(guó)具有完全自主產(chǎn)權(quán)的大型醫(yī)療設(shè)備首次向西方出口，標(biāo)志著我國(guó)科學(xué)家在HIFU的醫(yī)學(xué)應(yīng)用水平方面居世界領(lǐng)先地位。

二、HIFU“切除”腫瘤的機(jī)理探討

HIFU“切除”腫瘤的主要機(jī)理應(yīng)該是熱機(jī)制：超聲波作為熱源的機(jī)理是，當(dāng)超聲波在人體組織內(nèi)傳播時(shí)，由于組織的內(nèi)摩擦黏滯損耗、熱傳導(dǎo)損耗及一些分子弛豫過(guò)程，不斷地把一部分有序的聲波振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成為無(wú)序的分子熱運(yùn)動(dòng)能量。在簡(jiǎn)單的平面聲波條件下，當(dāng)聲強(qiáng)為I（W/cm■）的聲波傳播在聲波吸收系數(shù)為α（cm■）的組織中時(shí)，單位時(shí)間在單位體元內(nèi)聲波產(chǎn)生的熱量Q可表示為

Q=2αI（J/cm■）（1）

組織的聲吸收系數(shù)α是聲波頻率f（MHz）的函數(shù)，可近似表示為

α=0.26f■（cm■）（2）

如取組織的密度ρ=1.00g/cm■，比熱cm與水相同，即為4.18J/g℃，且產(chǎn)生的熱量不失散，那么輻照t秒后組織的溫升為

ΔT=（2×0.026/ρcm）Itf■=0.012Itf■（℃）（3）

由式（3），如我們?nèi)=1MHz，t=1s，I=3000W/cm■，則可得ΔT=36℃。

這表明，對(duì)于體內(nèi)靶點(diǎn)組織，經(jīng)3000W/cm■高強(qiáng)超聲照射1s鐘，溫升為36℃，即可從36℃的體溫提高到72℃，達(dá)到蛋白熱固化的溫度，利用這樣的高溫使得癌細(xì)胞產(chǎn)生凝固壞死，從而失去增殖、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移能力。

三、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)HIFU臨床應(yīng)用的實(shí)踐證明，它不僅安全、有效，大部分治療可做到微創(chuàng)或無(wú)創(chuàng)，而且在治療過(guò)程中還會(huì)增強(qiáng)患者抗腫瘤的免疫力，這是現(xiàn)有的外科、化療和放療所無(wú)法達(dá)到的。因此，可以說(shuō)HIFU是21世紀(jì)最佳的體外無(wú)創(chuàng)治療技術(shù)之一。

然而目前，我們對(duì)HIFU技術(shù)的研究尚處于探索階段，尚有許多問(wèn)題有待解決：熱療的科學(xué)理論還需完善；臨床治療的規(guī)范有待統(tǒng)一；各種不同熱療機(jī)的治療劑量要統(tǒng)一；測(cè)溫的方法；尤其是無(wú)損測(cè)溫需要盡快研究，等等。距其全面的臨床應(yīng)用尚有一定距離，我們對(duì)每一具體應(yīng)用中的治療機(jī)制、產(chǎn)生條件及其作用的利弊等都有必要做深入研究，從而使得HIFU治療技術(shù)更健康、順利地發(fā)展。

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陜西學(xué)前師范學(xué)院基金項(xiàng)目（11KJ052）。