HIFU治疗肿瘤.docVIP

HIFU治疗肿瘤 高强度聚焦超声治疗学的基础研究，应包括工程技术和生物学效应基础研究两部分。本章将对重庆海扶（HIFU）技术有限公司多年来在不同生物组织/肿瘤对HIFU的反应即HIFU治疗肿瘤的生物学效应研究的成果进行回顾，在总结中同时结合国际上对这方面的研究成果，这是HIFU治疗肿瘤的可行性、有效性和安全性的基础。 一 超声波剂量 超声治疗学中，辐照剂量的确定是非常重要的。物理学超声剂量可由声强和辐照时间确定。高强度超声和低强度超声的界定，至今仍无一明确界限。如一般声强几瓦至几十瓦的超声，在有的文献中被称为高强度超声，而有的研究者却将其归入低强度超声范畴。由于声强的计量方法有ISATA、ISATP、ISPTA、ISPTP等，声波又可分为连续波和脉冲波，脉冲波又涉及脉冲频率、工作周期、频率等，因而明确一个值作为区分高强度超声和低强度超声的标准，在技术上也存在一定难度。所谓超声的强度高低应被视为一个相对概念，对用于肿瘤治疗的HIFU技术，焦域区的声强可大于10000W/cm2，瞬时致组织凝固性坏死，此时几瓦致几十瓦的超声可视为低强度，而HIFU则无疑应划入高强度范围。 体外剂量确定时，因无需考虑生物组织声学特性的相对含量，即使离体的生物组织的研究，考虑声学特性也较在体组织简单。生物组织是不均匀的介质，声学介面复杂，声波在生物组织中传播时，产生一系列反射、折射、散射等过程，声能衰减较大，这使得确定生物学辐照剂量时需考虑多种因素的影响。目前研究中普通采用的方案是“声强×辐照持续时间”，声强常用ISPTA、ISATA，国外学者在研究用超声转基因法入细胞时，以“ISATA×受辐照面积×辐照持续时间”计算净受辐照能量。不难看出，以上二种方法均未能很好地反映生物组织的声学特性。一个理想的声波剂量计量方法应能满足： 1. 反映声强和辐照持续时间； 2. 生物组织的声学特性，最好能较好反映声波辐照下的生物学效应； 3. 便于文献间相互比较。 二 HIFU辐照离体组织的研究 （一） 肝 HIFU辐照后，受辐照肝组织发生凝固性坏死，坏死灶大小与超声强度、辐照持续时间及换能器的声学焦域有关。一般认为，作治疗时理想的HIFU声学焦域应为长宽径比例合适。采用最大声强为1109 W/cm2，频率为0.8 MHz、1.6MHz，焦域为0.5 mm×0.5 mm×3.0mm的HIFU治疗系统，观察对离体猪肝组织的损伤。分别采用定点扫描和连续扫描方式，发现损伤的体积在连续扫描时，随辐照持续时间延长，而渐增大；采用定点扫描方式，初期也渐增大，但至一定时间后，再延长辐照时间，体积不能继续扩大；表现出平台现象，邻近最大值时，延长辐照时间却使损伤向表面扩散及靶区损伤程度加重，组织内可出现空化泡。 （二） 子宫 用HIFU定位损伤30例手术切除的人体子宫标本，其中内膜癌5例，内膜息肉6例，肌瘤19例，观察子宫损伤的特点。 1．形态学：受辐照组织表现为凝固性坏死，肉眼观为白色坏死灶，与周围组织分界清楚，2、3、5三苯基-2H-四唑盐酸盐染色不能着色。辐照区细胞核固缩，超微结构观细胞破坏，琥珀酸脱氢酶和碱性磷酸酶组织化学染色阴性（图2-1）。 图2-1 HIFU定位损伤人体子宫标本 a 离体子宫，HIFU定点辐照20秒、25秒剖面观，辐照时间延长，生物学焦域增大。b 子宫内膜癌HIFU辐照后细胞形态结构，靶区凝固性坏死，细胞核固缩。HE×400。c 焦域处SDH阴性，焦域周围组织SDH阳性。d 子宫内膜HIU辐照后ALP染色焦域组织ALP阴性，焦域周围组织ALP阳性。×40 2．频率、辐照持续时间与损伤关系：损伤深度随着时间逐渐增加，起初呈明显线性关系，后增长减缓，达到一定程度后不再增加。损伤灶体积及面积与辐照时间关系表现出类似现象。在相同辐照条件下7.5MHz损伤深度大于10MHz之损伤深度。损伤体积在≥5s时，7.5MHz小于10MHz；而损伤体积在＜10s时无明显差异；＞10s时，7.5MHz小于10MHz（图2-2）。 3．温场分布：定点扫描时，随辐照时间延长，焦域中心温度上升，焦域外2.5mm组织温度无明显改变。辐照停止后，温度迅速下降，辐照时间愈长，恢复至初始温度所需时间愈长（图2-3）。 采用连续扫描方式损伤时，温度场分布与定点损伤相比，焦域内温度场分布较均匀（图2-4）。 4．声像图：辐照前组织为低回声或较低回声，辐照过程中组织回声增强。辐照结束后2s有降低，但仍然强于辐照前（图2-5）。 图2-2 超声辐照时间与深度、面积、体积的关系 a 超声辐照时间与损伤深度的关系。b 超声辐照时间与损伤面积的关系。c 声辐照时间与损伤体积的关系。 图2-3 定点扫描的温场分布曲线 a 定点损伤5秒，温场分布情况。b 定点损伤20秒，温场分布情况。c 定点损伤