热疗在宫颈癌治疗中的应用及进展

陈薇玲 陈春玲

（清华大学医学院外科学，北京 100084）

热疗（hyperthermia）就是采用人工方式，利用各种物理能量在人体组织中所产生的热效应使肿瘤细胞升温到一定程度，并维持一定时间，达到杀灭癌细胞避免正常细胞遭受损伤为目的。在临床上应用的热疗有浅表热疗、腔内加热和插植热疗技术归为局部热疗，深部肿瘤加热及各种灌注技术归为区域热疗，还有全身热疗（whole body hyperthermia，WBH）。热疗时的温度可以分为常规高温热疗（41～45℃），固化热疗（50～100℃），气化热疗（＞200℃），亚高温热疗（39.5～41.5℃）。对于宫颈癌的热疗已经作为宫颈癌的一种辅助治疗手段目前已广泛用于临床，大量临床资料及实验证实，热疗对晚期复发的宫颈癌治疗有一定疗效。在这方面许多学者做了大量的临床研究工作。

1 热疗对肿瘤细胞的作用机制

当温度超过40℃时细胞骨架、细胞膜、DNA合成修复酶可改变，并抑制DNA合成的启动和链的延长，干扰DNA损伤修复，和启动细胞凋亡等多种分子结构改变。所以热疗可导致蛋白质解聚，并且使细胞结构功能遭损害，及蛋白质的启动因子和启动网络会快速崩溃。在宫颈癌的热疗中，热疗引起的毒性也是必须去注意的一个问题，因为一旦超过正常组织的耐受温度，将会引起毒性反应。实验研究：当热疗温度不超过44℃，即使加热超过1h，不会损害大部分正常组织。所以在宫颈肿瘤盆腔深部热疗，皮肤被广泛冷却，热点位置下移，皮下脂肪和肌肉温度过高将产生压力感及皮下脂肪结节，逐渐消失就需数天时间。深部热疗的皮下烧伤发生率是3%～12%。采用放热疗时，热疗不会增加放疗的急性或迟发性毒性反应。热化疗时，热疗对化疗毒性的增加是依赖于药物敏感组织的温度。热疗对于神经的损伤也要进一步研究，因为也有在治疗中出现盆腔局部热疗中发生急性神经损伤，但是概率非常低，所以对于热疗引起的周围神经损伤的情况正在进一步研究和探讨中。 目前体内实验，发现热疗疗效和温度以及持续时间是很重要的因素，为什么热疗对肿瘤细胞有特别的作用呢？其实是因为肿瘤细胞拥有乏氧和低pH值环境所以当温度加热到40～44℃时会引起选择性杀伤肿瘤细胞，且当温度＞42.5～43℃并产生相同热效应，温度每次升高1℃，热疗时间会减半，但是热疗时间最好不要低于50～60min。而且由于热耐受的关系所以每周热疗次数最多2次，且2次间隔要超过48～72h。也发现热疗可以降低肿瘤转移性扩散，Luchetti[1]等认为这是因为凋亡和活肿瘤细胞的表面分子CD11a表达均下降。

热疗除了引起肿瘤血管内皮细胞骨架解聚改变细胞形态而达到抗肿瘤药物在肿瘤部位大量渗透外，还通过细胞凋亡的方式引起肿瘤血管的破坏。因为当温度低于45℃时，细胞的死亡模式以发生凋亡为主，而当温度＞45℃时，细胞的死亡模式以坏死为主。已有的研究发现热刺激以后肿瘤环境下的血管内皮细胞比正常血管内皮细胞死亡率更高，对热的刺激更加敏感。实验证明肿瘤热疗温度处于43～45℃时，肿瘤环境下的血管内皮细胞凋亡率要大于正常血管内皮细胞。

2 肿瘤热疗物理加热技术

影响肿瘤热疗取得高疗效的因素中，最关键是加热技术。也就是临床热物理方面，包括加温（热能场的产生）、测温、体膜测量（场形测量）、临床剂量（温度检测及热剂量）等。 对于加热技术，可以从传统的理疗设备说起，就是无加热辐射器的热常特性和测温仪器，依据患者热感来操控加热功率进行治疗。然后到肿瘤热疗机的产生，也就是加热辐射器要再标准体膜下并测出加热特性的SAR分布图形，初步的量化方法作为比较评价辐射器物理加热特性好坏，所以可以用了解有效加热面积EHS及有效加热深度EHD等，明确了准确测温的重要性。接下来出现各种单点、多点等测温探头仪器，规范了质量及保证等基本条件。现在肿瘤热疗机的多元辐射源，可将多个小辐射元置于一个大辐射器内，通过对各辐射元的功率、相位控制等，达到对调节加热区SAR的形状和分布。如日本Kato提出6电容元阵（6对电容聚焦形）射频辐射器，法国的Jasmin三电容射孩辐射器，美国Sigma EYE的环形排列射频24元阵辐射器以及美国SONOTHERM超声16元阵辐射器等，其中SONOTHERM是将辐射器的多元阵化与肿瘤体积的多元化一一对应，可对肿瘤各体积元的温度进行独立闭环控制，以求最大可达15cm×15cm×8cm肿瘤的均匀加热[2]。

多数学者认为理想的加热技术就是要精确到把10%的癌组织加热到41～45℃的有效温度范围，并且维持在40～60min，使癌细胞受到毁灭性的杀伤以及抑制等效果。并且同时要避免靶区外正常组织的＞45℃所造成的损伤。但是根据肿瘤组织的异质、血运等不一的因素容易导致在受热前出现温度分布不均一的现象。所以物理工程学家一直不断的改进加热技术和装置，希望达到受热后100%肿瘤体积内的温度分布能较均匀的达到治疗的温度，特别是对深部或区域性的部分而言。加热技术很难达到加热均匀的原因是因为活组织的血流及组织热特性等，让温度很难达到均匀分布，所以为了克服此问题，科学家必须研究出有足够精度的无损测温以及各个组织体积元吸收功率的独立闭环控制。也就是说为了使肿瘤组织得到合适条件加热杀死，必须先实现肿瘤分区或分元（体积）进行加热等多辐射源辐射器进行加热。在罗马九十六年第七届国际肿瘤热疗会议上认为无损测温方法（MR）已开始进入商品阶段，但就已绝大多数临床治疗来看，未来数年内有损的侵入式测温仍是应用的主流。 近20年来虽然热疗技术已经研究开发出依据不同部位的局部（浅表、腔道、深部、组织间）、攻域性深部、肢体和全身等，使用不同能量的热疗方法，包括微波、射频、超声、激光等。临床上效果最显着的为浅表、腔道、组织间的加热技术；局部深部加热、肢体的加热目前更加完善；区域性加热对盆腔肿瘤已有很好的疗效。从临床热物理的角度，治疗前应要求热能场在物理等效体模内的某一SAR“等能量（如50%）曲面”能尽量包围治疗靶区，而不在靶区外产生过热点，在加热的质量保证QA规范中常试图以此来作为获得满意热疗的前提保障；临床测温方面，治疗时监测温度的一个重要问题是测温点的布局，即测温探头的数目、位置及探头置入方向等，这应严格按QA规范来执行；作为过渡，目前又开发出根据有限关键测温点的数据及靶区断层图估算出靶区温度分布的方法来监测治疗。有报道指出欧洲多中心Ⅲ期临床研究的结果就是在统一严格的质盘控制规范下，进行加热和测温（有损）的布局并对进行热剂量数据处理从而取得显注效果[3]。

肿瘤加热技术及热疗机的进一步发展将是热疗辐射器多元化与无损测温多元化的结合，并能进行多体积元独立自动的加热控制，达到肿瘤三维体积的理想均匀加温。另外值得注意的动向是目前也有研究物理、化学、生物方法来改善热组织本身的转改，现在已有满意的热疗效果了，但是能否在临床上运用也必须进一步实验了解。

3 热疗在宫颈肿瘤治疗中的应用

目前宫颈肿瘤热疗方面单独的使用的热疗法对完全缓解率（CR）是13%，而各种联合放、化治疗的方法则可以提高疗效。

3.1 热疗联合放疗

热疗弥补了对放疗不敏感的肿瘤，如高分化鳞癌、腺癌、黏液腺癌等都有疗效。热疗直接杀伤肿瘤细胞并且增强放疗敏感性使疗效增加1.5～5倍，产生协同作用。其协同作用可解释为热辐射诱导的组织细胞对放射线的敏感性增强，或称之为热放疗增敏性。放疗时S期（DNA合成期）的肿瘤细胞对放射线耐受，不易杀灭，而高温对S期细胞的杀灭作用特别明显，从而使热疗和放疗效果得到很好的补充。其次，乏氧细胞不易被射线杀灭但对热疗很敏感。所以热、放疗也具有互补性。 由于肿瘤接受射线辐射后部分细胞杀伤，部分细胞修复，放疗后立即给与加温热疗可以继续阻断肿瘤细胞的修复达到抑制作用，所以放疗后加温疗效较好，但是仍然在争议中。目前可以确定的是放、热疗时间间隔越短越好，如果能在放疗同时加热疗效更好。关于放、热疗的疗效是否提高治愈率。在亚洲，五项热疗联合放疗治疗宫颈癌的标准模式中，只有一项是未显示出任何优势，另外一项有达到好的控制率，其余三项显示完全缓解两次和局部控制率及无病生存率都是显着的。所以热疗联合标准放疗，对局部进展型宫颈癌可获得好的疗效。荷兰1996年即把热疗联合放疗作为宫颈癌的标准治疗模式，并指出这种联合治疗模式主要用于那些不适合化疗的宫颈癌患者。但是也有研究认为，因为患者样本数太少或随访期太少，所以热、放疗实验不能证实生存率是否有提高[4]。

3.2 热疗联合化疗

现在临床证实了热疗对化疗有增效作用，热疗可促进一些化疗药物的细胞毒作用，并提高肿瘤内部化疗药物的浓度，且有助于逆转或推迟某些化疗药物的耐受性[5]。并且发现高温改变了细胞膜和血管的通透性而增加疗效[6]，还增加了药物与DNA的交联，降低DNA修复能力，抑制化疗后癌细胞的修复和合成，从而增加细胞毒性以及逆转对化疗药物的多药耐药性[7]。并且化疗对热疗也有增强作用。热疗主要是作用于S期及肿瘤中心乏氧细胞，而对非S期细胞的杀伤作用强。当热疗的温度大于40℃可以与烷化剂、氮芥、铂类产生协同作用，药效可增强1.2～10倍，其中决定药效的关键是热疗时间的曝露程度。

对于热疗是否增加化疗的毒性，现在这范围的研究已经有获得高的反应率以及可接受的毒性，因为随温度升高而增加抗癌细胞毒作用，热疗增加肿瘤细胞对DDP的摄入以及由DDP引发的自由基数量、部分或完全逆转细胞对DDP的耐受，因此有助于提高疗效。只是热疗依赖于药物敏感的组织的温度还是目前需要解决的问题。

3.3 热疗、化疗、放疗联合

既然热化疗、热放疗以及放化疗均有协同作用，那么热疗、化疗、放疗的协同作用应当更为显着。例如热疗联合放疗及顺铂化疗的临床治疗结果显示：Ⅰ/Ⅱ期临床研究采用3种模式在不同位置不同类型的肿瘤作治疗及毒性分析，是有效的。而且动物实验发现三种模式联合治疗具有协同作用，也比单一模式治疗效果更好[8]。对于术前热放化治疗在进展（PD）期宫颈癌，得出3种模式联合其介导的高反应率，能够手术后治愈率提高。因此热放化疗和无手术治疗，除了提高疗效同时减少并发症发生[9]。

3.4 热疗联合生物治疗

宫颈癌的生物治疗已经在不同的方向表现出诱人的潜力，现在也有研究将生物治疗联合热疗治疗宫颈癌。目前，热激活基因放疗方面，发现温和热疗可明显改善病毒载体的分布及弥散。通过腺病毒介导的热激活反义Ku70基因表达可以放射增敏肿瘤细胞。通过微正电子发射型电子计算机断层扫描（positron emission tomography，PET）影像监测病毒载体的分布弥散[10]。现在有人用树突状细胞（dendritic cell，DC）与热疗联合治疗41例宫颈癌症患者，有1例患者伴颈部和腹主动脉旁淋巴结转移，瘤内注射DC细胞以及颈部热疗，患者获得完全缓解。颈部及腹主动脉旁肿大淋巴结已消失[11]。生物治疗联合热疗在宫颈癌方面已经取得初步进展，但仍然需要进一步研究。

4 问题与展望

热疗与其他治疗方式联合主要应用于PD期及复发性宫颈癌。研究也主要集中在宫颈癌体外热疗，宫颈癌腔内热疗研究较少。因为必需要通过测温验证才能证明热疗的有效性。目前膀胱、阴道、直肠等管腔内所测的温度作为预测的温度参考点，现在仍然在探讨其是否真的能代表宫颈癌内的温度。而且在测温的手段方面，对于不损伤但又有精确的测温方法也在研究中。热放疗的治疗，存在的问题包括放疗合适剂量，分割的次数及最佳联合应用的次序等。随着加温治疗设备改善及研发，测温技术改进及临床上深入研究，以及随着宫颈细胞学检查，已经普遍的开展以及阴道镜也在广泛应用。更多的宫颈上皮内瘤变（Cervical Intraepithelial Neoplasia，CIN）才得以早期发现，对于宫颈癌治疗，提早治疗可以提高患者治疗后的生活质量。 目前妇科所使用的消融展品主要有微波消融、射频消融、激光热疗等。根据加热的物理能量，上述的能量都有其特点及问题。微波加热因为穿透深度限制，主要作用外部浅表、腔内及组织间的加热；射频消融主要用于区域性深部肿瘤及较大范围的作用组织间加热，临床上有人联合药物将其用于CIN的治疗，但是对于术后并发症以及联合药物的治疗情况仍需要深入的探讨；激光加热在肿瘤的研究中发现会导致局部组织升温过高造成碳化，继而改变光传输特性，给热量输运带来很大困难，甚至可能导致光纤烧毁。现在有人提出高强度超声的治疗，超声有穿透深度、加热场较准直及聚焦等优势，在一定大及深的体积范围内进行加热，已有人进一步研究宫颈肿瘤的治疗，发现可明显破坏宫颈肿瘤细胞并抑制肿瘤细胞生长，对辐照靶区边缘肿瘤细胞有促进凋亡作用。但超声有不易穿透含气空腔以及骨吸收等间题，其主要应用范围还是以头颈部、乳腺、胸壁、盆部、肢体等浅表或深部肿瘤均多；另外也有人提出单用可控陡脉冲电化疗来杀伤肿瘤细胞，动物实验已显示能量可控陡脉冲电化疗达到杀伤肿瘤细胞以及抑制肿瘤细胞的作用，而主要还是结合化疗为主的治疗。 热疗的技术的不足是因为受到适形加热装置和实时测温监测手段包括最佳的加热温度、持续时间、加热次数、复杂的肿瘤几何外形的限制。而部分常规热消融技术所产生的组织凝固区域的形状因为较为规则，所以为了测底杀灭肿瘤，难免会造成肿瘤周围组织或器官的损伤，引发严重的并发症，对术后患者的健康构成问题。而且区域热疗和局部热疗对机体的加温是区域性（加热范围占机体体积的1/3～1/4）或局部的。其局限性在于，它们都不属于全身性的治疗手段，对于远处播散的转移瘤无法实施治疗；局部热疗就疗效而言，更适合于治疗浅表和体积较小的肿瘤，其优点在于使肿瘤组织局部温度达到42.5℃以上，能在相对较短的时间内杀灭癌细胞。在宫颈治疗部位的肿瘤就不需要考虑血管阻断等需要实施较为复杂的外科手术，以及不存在大血管造成的降温效应等。关于热疗联合其他方法治疗，从理论上说，改变组织的某些物性，如热导性、电导率等，可以调整相应的加热特性，则有效的避免因为肿瘤形状引起的问题发生[12]。术后可以结合影像学并随访尽早发现肿瘤是否残留、复发，以便及时补充治疗以及改善上述引起的问题。

宫颈肿瘤疾病的热疗，仍然需要诸多理论与技术问题待解决。包括宫颈癌腔内热疗及体外与腔内配合热疗的问题。思考如何与其他治疗联合运用才达到理想的治疗疗效以及如何避免热消融导致的并发症。如何提高肿瘤免疫且避免肿瘤免疫抑制都是值得去研究。甚至是否需要结合影像学检查都是要去思考的。期望热疗在临床阶段的运用将会更精确，所以选择性杀伤肿瘤细胞避免损伤正常组织，避免热点及疗效的预测都是很重要的。

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