高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤的作用机理和临床应用

       高强度超声聚集刀是利用超声波的可视性、组织穿透性和聚焦性等物理特征，通过其加热效应，机械效应和空化效应从体外定位，直接破坏体内深部的肿瘤组织，而对邻近正常组织的影响较小。HIFU技术具有定位准确、无创“切除”、无辐射污染、疗效明显等特点，被称为外科领域中的绿色治疗技术，在肿瘤治疗中有着广阔的应用前景。   
       一、 HIFU的作用机理
       (一) 热切除效应
       与传统的热疗不同，HIFU能在1秒种内使靶组织迅速升温至 65℃ 以上，导致蛋白变性，使靶组织发生不可逆的凝固性坏死，其显著特点是对靶区组织起直接杀伤破坏作用，而不损伤周围正常组织。国际治疗超声专家Kennedy认为这个过程不需要象热疗一样精确测温。研究表明：在空间上，从凝固性坏死中心向外，温度梯度十分陡峭。组织病理学观察发现：凝固性坏死区与其以外的区域有一条清楚的过度带，即一个很锐利的边界，过渡区不超过50nm，仅含有5~7层细胞。说 明HIFU对组织的损伤具有很高的精确性和可控性，具有“刀”的 特征，通常称这种杀死细胞的方法为“热切除”。这种利用HIFU 在深部组织产生单个凝固性坏死是HIFU成功治疗肿瘤的关键，亦是HIFU无创性“热切除”肿瘤的基础。 
      (二)机械效应
       虽然，通常认为HIFU治疗 肿瘤的主要机制是热效应，但HIFU作用于人体引起的机械效 应、空化效应和其它的生物学效应等作用机制对病变组织的杀伤作用也同样不可低估。 因为超声波属于机械波，所以机械效应是超声波最基本的原发效应。当超声波作用于人体时，可使组织细胞进行高频震荡，而人体的组织细胞在如此强烈的力学作用下，其状态和功能势必会受到很大影响。所以超声波的机械效应可以引起靶区内组织细胞溶解，细胞功能改变，DNA大分子降解及蛋白质变 性，并可造成细胞间粘滞系数降低，细胞分离脱落。

      (三)空化效应
      超声空化是超声波作用于生物组织的一个特有现象，当声强足够大时，声压幅值很大，在声压正负交替出现的负压区间，作用于物质微元间的拉力会把组织撕破，造成空腔。而在正压区间由于空腔惯性回缩力和声波正压力使形成的空腔回缩紧压而使之崩溃。在气泡聚集的能量迅速释放，致使在空化发生的微小空间内呈现出高温、高压、冲击波和射流等极端的物理条件。在肿瘤治疗中空化作用使组织内的空化泡强烈膨胀、 萎缩、破裂，产生继发的冲击波、辐射流和自由基等，与周围组织相互作用，增加了组织的机械性破坏，同时附加的热作用提升了原有凝固性坏死的效果。

      二、 HIFU的临床应用
      (一)子宫肌瘤
      育龄妇女子宫肌瘤的发生率高达20％~25％，以往的治疗主要为子宫切除，对妇女的生 理和心理影响较大。2000年对于子宫肌瘤的治疗，观察3个月以上肿瘤无复发，病理检查证实无肿瘤组织存在。分别用 HIFU治疗直径≥5 cm的症状性子宫肌瘤，治疗后随访3～16个月，1/3以上患者月经量减少，B超检查显示肌瘤体积平均缩小30％ - 63.2％。

      (二)肝癌
       肝癌患者早期临床表现及体征不明显，多数患者在发现时已明显消瘦，食欲下降，重症患者已出现黄疸，此时多因发生肝内转移、门静脉内癌栓及严重的肝硬化和腹腔积液等而失去手术时机；有的经手术或介入治疗仍无效或不能耐受手术及大剂量化疗，这类患者均适用于HIFU治疗。研究表明，经充分准备 后HIFU 治疗原发性肝癌的疗效确切。原发性肝癌及转移性肝癌应用 HIFU治疗后，90％以上患者治疗后肝区疼痛缓解或消失。彩超显示：患者病灶体积缩小，血供明显减少或消失，腹水逐渐减少或消失。临床症状明显改善，血清AFP逐渐下降。肝动脉栓塞化疗（TACE）联合HIFU治疗的中晚期原发性肝癌， 80.4％病灶体积缩小，且病灶体积缩小率与碘油潴留量有关，与病灶大小无关。  
 
       (三)乳腺癌
       乳腺肿瘤的治疗方法中，手术为首选方法，但手术瘢痕给患者生理及心理带来巨大影响，尤其是多个包块者，术后对乳房外观的影响甚为严重。 HIFU作为一种非侵入性治疗，可反复多次对肿瘤组织进行聚焦治疗，直至完全破坏肿瘤组织。试验表明HIFU治疗后靶区乳腺癌组织生长能力、侵袭转移能力丧失，端粒酶失活。HIFU治疗乳腺癌患者术后病理检查显示：靶区内组织凝固性坏死，坏死范围达乳腺癌包块外边2 cm，靶区外无癌组织残留，HIFU治疗乳腺癌后同侧腋窝淋巴结反应性增生明显，免疫功能明显增强。

       (四)胰腺癌
       胰腺癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，由于相当多的患者就诊时已属中晚期，手术切除率只在15％左右或更低；也因胰腺癌的肿瘤生物学特性，对化疗不够敏感而且使用后易出现恶心、呕吐、厌食、体重下降、吸收不良等症状而使患者很难耐受系统的化疗；放射治疗虽有较高的瘤死量， 但由于对其周围脏器的耐受性偏低，也给治疗带来不利。与之相比，HIFU是一种安全、有效、微创的方法，能减轻晚期胰腺癌症状，改善生活质量，延长生存期。瘤体平均缩小10．34％，1、3年生存率分别为 78.94％、23.68％，中位生存期为24.6个月,  94.73％患者原有疼痛减轻或消失， 达到甚至超过了同期手术治疗胰腺癌的效果。

       (五)恶性骨肿瘤
       原发性恶性骨肿瘤的主要病理改变是骨质破坏及肿瘤骨的形成，后者是一种不成熟的骨样组织，这些病理变化使骨的物理性质发生变化，对超声波的衰减明显减少，有利特定超声波的穿透，这是HIFU治疗恶性骨肿瘤的病理基础。HIFU与 传统手术相比，最大优点是保留肢体，利用灭活肿瘤骨段进行重建，并发症少。治疗恶性骨肿瘤，采用单纯HIFU治疗或辅与化疗进行治疗，结果发现HIFU体外将体内肿瘤原位灭活，超声随访结果显示，骨肿瘤的可见瘤体缩小，治疗区出现液化坏死灶。

       (六)其他肿瘤
       HIFU主要适用于实质脏器的肿瘤，对于超声显示良好的肿瘤，只要没有其他禁忌都可以治疗，目前一些医院开展了对肾脏、软组织、骨骼系统、腹腔及腹膜后等部位肿瘤的治疗，特别是对于转移瘤的保守治疗发挥了较大的作用。

       三、对HUIF技术的展望      
       外科技术的发展遵循着从巨创--有创--微创--无创的演变轨迹，HIFU的出现为临床医师提供了一种真正的无创治疗手段。HIFU的应用不仅仅限于恶性肿瘤的直接治疗，还可用于良性肿瘤和非肿瘤疾病如恶性肿瘤慢性疼痛的姑息治疗、外科止血等。近来的技术发展和医学实践表明：在未来的外科领域中HIFU的应用将起到举足轻重的作用。我们相信，随着HIFU技术的发展和应用的普及，HIFU技术将更好地服务人类健康事业。
 

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