高强度聚焦超声的原理及临床应用

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1、高强度聚焦超声的原理及临床应用发表者：周丁华循证医学表明，目前治愈肝脏、胰腺、乳腺、子宫等实体肿瘤的首选方法仍是手术切除。科技进步促使开放式外科向创伤更小的方向发展，各种介入性微创治疗方法包括经皮射频消融、微波凝固等在临床已得到广泛应用。几十年来人们一直期望能够达到真正意义上的非侵入性肿瘤消融，早在1942年Lynn就提出了高强度聚焦超声（highintensityfocusedultrasound,HIFU）的概念；1958年Fry将HIFU技术用于开颅治疗Parkinson病的实验研究,发现超声

2、波束可以在机体选定的深度产生一个较好的焦域破坏靶组织又不损伤邻近组织;1956年Burov首次提出肿瘤治疗瞬吋高强度超声比长吋I'可低强度超声辐照效果更好;20

3、U：纪90年代末王智彪等将HIFU用于抗早孕，并且率先将该技术用于临床治疗肝癌、乳腺癌等疾病。一、HIFU的基本原理热效应:目前公认的能杀死或损伤细胞的主要原因是HIFU产生的局部高温效应。灭活肿瘤细胞的临界温度为42.6〜43・0°C,而正常细胞为45°C。早期的温热疗法是利用癌瘤在组织学上的血流灌注缺陷及对超声的吸收及散热系数的不同行肿

4、瘤治疗，而HIFU聚焦的超声束不仅具有同样的功能，而且能在焦点达到很高的声强,使声能迅速被组织吸收并转化为热能，在局部瞬间产生70°C以上的高温,照射吋间不足1s肿瘤细胞即可发生凝固性坏死达到热消融的目的。熊六林等在对10头猪肾和离体肾癌的研究中发现,HIFU可致组织细胞发生凝固性坏死、溶解性坏死、裂解性坏死及变性等。组织坏死具有明显的病理形态学改变，而变性尽管在光镜下形态学变化不明显，但细胞也已丧失功能,达到抑制肿瘤生长的作用。机械效应:是指体内受到超声作用的组织细胞分子结构的高频振荡，强烈变化的

5、力学作用即机械效应引起细胞溶解、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。空化效应:超声强度过高吋由于声压幅值很大，正负压交替11!现，组织内部微小气泡在这种正负压力作用下发生压缩、膨胀而破裂,引起能量释放及局部温度瞬吋升高，导致细胞坏死,微观上发生了机械牵拉和热损伤的结合。但是空化效应是随机产生的，组织破坏更容易发生在有微气泡的邻近区域，组织破坏不均匀，无法对整个靶区进行彻底治疗。除了以上效应，HIFU可能尚有以下作用：（1）破坏肿瘤滋养血管：Yang等应用

6、高强超声照射肝脏时发现直径小于0・2mm的血管可被直接破坏，但对大血管较安全。关利铭等应用微血管技术、染料灌注和病理检查相结合的方法建立鼠肝动物模型,实验观察发现直径小于200pm的肿瘤微血管立即被破坏（550W/cm2,4s）。此外，HIFU可阻止血管生成因子的产生，破坏再生的内皮细胞及其形成的管腔，在多环节阻断肿瘤血管再生。王文见等认为高强度超声中也可使微小血管收缩关闭，损伤血管内皮细胞，形成血栓，使其不能继续向肿瘤供血，有利于防止肿瘤转移;另外，迟发的组织坏死同样可抑制肿瘤的增生和转移，可能由

7、于继发性受照射区微循环破坏所致。而大血管如腹主动脉管径粗、血流速度较快、较长照射吋间时由于血流散热作用不会造成血管损伤；（2）免疫功能：Yang等观察到肿瘤原发灶消退的同时，远处转移灶也会发生消退，认为HIFU治疗后能提高机体对肿瘤的特异性和非特异性免疫能力。肿瘤细胞的杀伤作用可间接促进辅助性T3淋巴细胞（Th）的发育、成熟、激活细胞毒性淋巴细胞（CTL）对肿瘤细胞的细胞毒作用，促进淋巴细胞产生细胞因子。Madersbacher等分析HIFU治疗后的前列腺标木时发现，围绕凝固性坏死区域的基底分泌性上

8、皮细胞热休克蛋白HSP27的表达明显增加，有可能是诱导机体免疫反应重要因子之一。已发现HSP27高度表达的乳腺癌细胞能激发外周血淋巴细胞增殖并能增强B细胞和T细胞对肿瘤细胞的溶解作用。关于HIFU提高机体免疫功能的确切机制和临床疗效尚待进一步研究；（3）可作为肿瘤综合治疗的一部分。热疗对放疗有增敏效应，主要是因为热疗对血供较差的乏血、乏氧的肿瘤细胞及S期细胞更容易产生热蓄积作用而将其破坏，提高放疗的效果，联合使用可减少放疗剂量。很多化疗药物对血供少和代谢静止期的组织细胞不敏感，热疗弥补了化疗的不足，

9、使更多肿瘤细胞进入增殖周期,有利于化疗药物发挥更好的疗效。熊树华等应用HIFU与碘油动脉栓寒联合治疗后发现超声治疗剂量可明显减低，可能是肝组织变性后改变了吸收系数，阻断了肝脏的血供，减少了靶区热量的丢失。治疗方法的联合应用减少了治疗时间和发射功率，因此减少了并发症发生的可能性，提高了治疗效果。治疗区域的概念与治疗剂量：HIFU主要利用超声波的透射性，将体外较低能量超声波聚焦于体内深部肿瘤病灶，通过聚焦区高能超声产生的瞬态高温效应和空化效应杀死肿瘤细胞。不同的剂量参数可