一种治疗肿瘤的新技术

程欣

摘 要： 本文介绍了20世纪90年代初在国际上兴起的HIFU无创外科技术及我国在该领域中的成就，继而对HIFU“切除”肿瘤的机理，治疗质量及其发展前景进行了讨论。

关键词： 高强聚焦超声 高热疗法 肿瘤治疗

20世纪末，人们开始了一种用于治疗肿瘤的高强聚焦超声外科技术研究，该工作迅速在发达国家展开。此疗法的主要特点是，对低（MHz）级频率的超声束施以聚焦，使焦点处的高强超声能量定位到体内肿瘤组织上，高强超声可达几千、甚至上万w/cm2，其短时间（0.5-3s）辐照，即可使癌变组织迅速升温达到65℃以上，使蛋白质热固化、坏死，又基本不损伤周围的正常组织，它在治疗中大大降低了对测温与控温的要求，是传统低频（KHz）超声外科的新开拓。

一、HIFU的临床应用研究

1942年，Lynn就提出高强度聚焦超声，1954年Fry等将高强度聚焦超声作为神经外科的辅助手段，1956年Burov首次将高强度超声用于治癌，此后出现了众多的机理探索和治癌应用研究。Kishi等用高强度超声照射动物及人体肿瘤，大部分肿瘤的生长得到了抑制。Katsumi等和Tsuchdate等对35例肿瘤分别用300w/cm■～1400w/cm■的超声照射，时间约5s，肿瘤组织被破坏，体积减小，没有转移性病灶增加。这些研究充分说明此项外科技术具有非常明显的优势与发展前景。然而，由于当时缺乏高精度的成像和定位技术，HIFU并未得到广泛的应用与发展。成像技术、计算机自动化技术和超声治疗技术的发展，为把高强聚焦超声能量准确投向靶组织并及时反馈靶组织经处理后的变化信息，提供了充分的现实可能性，使得HIFU技术成了当今国际医学超声领域发展的一个突出的研究热点。

自1997年年底起，我国进入临床治疗，迄今已历经12年。仅使用JC型聚焦超声肿瘤治疗系统就已对5000多例患者进行了成功的治疗，其中包括肝癌、乳腺癌、恶性骨肿瘤、软组织肉瘤、肾癌、胰腺癌、盆腔肿瘤、转移性肿瘤、乳腺纤维瘤、子宫肌瘤及肝血管瘤等实体肿瘤，临床疗效令人满意。

目前HIFU技术治疗最多的病种是肝癌，因为肝癌在中国发病率比较高，很多肝癌一旦发现往往就已经是晚期，同时患者伴有肝硬化或者肝功能不全的比例很高，从而失去了手术切除的机会。根据重庆医科大学附属第二医院对56例手术不能切除的肝癌以HIFU治疗效果分析，患者年龄22～74岁，平均50.8岁，肿块直径5～12cm，平均（8.24±3.43）cm，单发43例，多发13例。HIFU与TAE联合应用可明显使肿瘤缩小，治疗有效率78%，2年生存率58%。同时发现，对TAE治疗无效者，HIFU仍可使癌灶缩小，AFP水平下降。对于晚期肿瘤的姑息性治疗，可明显缓解症状。

用这种新手段治疗较多的第二种肿瘤是骨肉瘤，这是一种恶性程度高早期就有全身转移的肿瘤，主要发生在青少年中。尽管近年来由于化疗的进步使这种疾病的死亡率有明显下降，但手术治疗中采用截肢或使用人工关节保肢治疗，对患者及家属心理上的创伤很大，严重影响术后生活质量。陈文直、伍烽等报告了高强度聚焦超声治疗原发恶性骨肿瘤44例，其中多数患者在高强度聚焦超声治疗前后给予化疗，2例则单纯用高强度聚焦超声治疗，并进行3个月至27个月的随访，平均随访13.6个月，生存39例，生存率89%，用聚焦刀这种新的技术可以不开刀按照外科切除的范围把骨肿瘤区域完整灭活，提供了一种全新的保肢手段，局部灭活的效果相当不错，患者的肢体功能也是可以接受的，有很好的临床应用前景。

还有一类令人感兴趣的应用就是对乳腺癌患者进行保乳治疗。现在西方发达国家在乳腺癌的治疗中保留乳房的比例很高，因为研究发现许多乳癌病人全部切除乳房和仅仅切除肿瘤而保留乳房患者的生存率相似，但保留乳房对女性的生理和心理的好处大得多，所以乳癌的保乳治疗是一种趋势。应用聚焦刀灭活乳癌病灶，不开刀，不留瘢痕乳房也不会变形，这一技术引起了国际上强烈的兴趣。朱辉、王智彪等报告了关于高强度聚焦超声体外治疗乳腺癌的研究，为了探讨高强度聚焦超声治疗乳腺癌的安全性、有效性与其在乳腺癌保乳治疗中的作用，笔者通过对46例乳腺癌的高强度聚焦超声治疗，其中24例在HIFU治疗后进行外科手术，对切除标本进行病理学检查，其余22例仅进行单纯HIFU治疗，46例病人均进行随访，随访内容包括体检，影像学及穿刺活组织检查等方法，观察肿瘤病灶的转归，局部与全身情况，笔者在随访过程中，发现HIFU有效破坏肿瘤病灶后，肿块逐渐吸收，患侧乳房的外观、弹性，与健侧比较无明显差异。显示HIFU在乳腺癌保乳治疗中具有广泛的前景，为乳腺癌的治疗，提供了一种新的、有效治疗手段。

当然，应用海扶技术还可以治疗一些其他的良、恶性肿瘤，如手术后极易复发的软组织肉瘤，手术切除率很低的胰腺癌，不愿做手术切子宫的子宫肌瘤，乳腺纤维腺瘤等，我们相信，海扶技术的应用范围还会逐渐扩大。我国无创外科技术具有国际水平，我国上海交通大学、重庆医科大学、南京大学及北京医科大学都较早地开展了有关的HIFU基础与工程研究，特别是重庆医科大学以王智彪教授为首的科学工作者们在HIFU基础研究、临床应用和产业化开发中拥有明显的优势，早在2001年，他们与重庆海扶技术有限公司共同研制开发的HIFU肿瘤治疗设备已经开始向英国牛津大学和英国超声治疗公司销售，这是我国具有完全自主产权的大型医疗设备首次向西方出口，标志着我国科学家在HIFU的医学应用水平方面居世界领先地位。

二、HIFU“切除”肿瘤的机理探讨

HIFU“切除”肿瘤的主要机理应该是热机制：超声波作为热源的机理是，当超声波在人体组织内传播时，由于组织的内摩擦黏滞损耗、热传导损耗及一些分子弛豫过程，不断地把一部分有序的声波振动能量转化成为无序的分子热运动能量。在简单的平面声波条件下，当声强为I（W/cm■）的声波传播在声波吸收系数为α（cm■）的组织中时，单位时间在单位体元内声波产生的热量Q可表示为

Q=2αI（J/cm■）（1）

组织的声吸收系数α是声波频率f（MHz）的函数，可近似表示为

α=0.26f■（cm■）（2）

如取组织的密度ρ=1.00g/cm■，比热cm与水相同，即为4.18J/g℃，且产生的热量不失散，那么辐照t秒后组织的温升为

ΔT=（2×0.026/ρcm）Itf■=0.012Itf■（℃）（3）

由式（3），如我们取f=1MHz，t=1s，I=3000W/cm■，则可得ΔT=36℃。

这表明，对于体内靶点组织，经3000W/cm■高强超声照射1s钟，温升为36℃，即可从36℃的体温提高到72℃，达到蛋白热固化的温度，利用这样的高温使得癌细胞产生凝固坏死，从而失去增殖、浸润和转移能力。

三、结语

近年来HIFU临床应用的实践证明，它不仅安全、有效，大部分治疗可做到微创或无创，而且在治疗过程中还会增强患者抗肿瘤的免疫力，这是现有的外科、化疗和放疗所无法达到的。因此，可以说HIFU是21世纪最佳的体外无创治疗技术之一。

然而目前，我们对HIFU技术的研究尚处于探索阶段，尚有许多问题有待解决：热疗的科学理论还需完善；临床治疗的规范有待统一；各种不同热疗机的治疗剂量要统一；测温的方法；尤其是无损测温需要尽快研究，等等。距其全面的临床应用尚有一定距离，我们对每一具体应用中的治疗机制、产生条件及其作用的利弊等都有必要做深入研究，从而使得HIFU治疗技术更健康、顺利地发展。

参考文献：

[1]冯若，王智彪.实用超声治疗学.北京：科学技术文献出版社，2002：199-226.

[2]周万松.超声波疗法临床应用的近期进展[J].应用声学，2001，20（5）：45-48.

[3]冯若主编.超声诊断设备原理与设计.北京中国医药科技出版社，1993.906.

陕西学前师范学院基金项目（11KJ052）。