高強度聚焦超聲治療肝惡性腫瘤的研究進展△

劉涵蔭 李雁

上海中醫(yī)藥大學附屬上海市中醫(yī)醫(yī)院腫瘤科，上海200071

肝癌作為消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤，居全世界惡性腫瘤發(fā)病率第三位。據(jù)統(tǒng)計，全球每年原發(fā)性肝癌新發(fā)病例數(shù)約為62.6萬，其中約55%發(fā)生在中國[1]。手術切除及肝臟移植被認為是可能治愈原發(fā)性肝癌的治療手段，但肝癌的發(fā)病十分隱匿，僅15%的患者可獲得手術治療機會，同時復發(fā)轉移率很高，診治形勢嚴峻。高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）作為無創(chuàng)、副作用小的新興超聲治療手段，目前被廣泛用于包括肝癌在內的實體腫瘤姑息治療。本文現(xiàn)就HIFU治療中晚期肝臟惡性腫瘤作一綜述。

1 HIFU的治療原理

HIFU可依靠超聲發(fā)生器分散發(fā)射高能超聲波，在媒質中傳播時有良好的組織穿透性，通過組織質點的劇烈振動、摩擦黏滯將一部分有序的聲波振動機械能轉化為無序的分子熱運動能量。

1.1 HIFU對腫瘤組織的直接損傷

HIFU通過聚焦于局部腫瘤組織產(chǎn)生的瞬間高溫效應、空化效應和機械效應來破壞腫瘤組織，屬于局部熱療范疇[2]。

相關研究表明，熱療對腫瘤組織的作用有別于藥物，而后者僅能阻斷腫瘤細胞活動中的某個過程。熱療可以改變細胞新陳代謝的環(huán)境，使機體產(chǎn)生一系列的應激反應。HIFU能在幾秒鐘內將靶組織的溫度迅速升高至65℃以上。外界熱刺激使腫瘤細胞發(fā)生蛋白質變性、細胞骨架形態(tài)損傷、細胞質外溢，并最終導致細胞器功能的破壞[3]，引起不可逆的凝固性壞死和腫瘤細胞死亡。

HIFU所致的機械力可對靶細胞產(chǎn)生擠壓、膨脹交替的壓力，使腫瘤細胞發(fā)生膨脹破裂。同時，HIFU具有空化效應，使組織結構在振動作用下產(chǎn)生電離和自由基，進而破壞細胞膜和生物大分子物質[4]。

1.2 HIFU對腫瘤組織的間接損傷

HIFU是熱療治療手段，能影響局部腫瘤組織的微循環(huán)，導致機體產(chǎn)生免疫應答，誘發(fā)腫瘤細胞凋亡，并通過破壞局部血供來阻斷腫瘤組織的營養(yǎng)供給。

1.2..11增強全身免疫 許多研究者認為HIFU存在誘發(fā)全身免疫應答的作用，主要包括NK細胞、T淋巴細胞和巨噬細胞免疫效應的增強及熱休克蛋白的表達。吳雙杰等[5]對65例晚期胰腺癌患者進行HIFU治療時發(fā)現(xiàn)，患者外周血T細胞及CD4+/CD8+比例均高于治療前（p＜0.05），說明HIFU能有效提高機體的抗腫瘤免疫功能，可轉變荷瘤機體的免疫抑制狀態(tài)。Rosberger等[6]用HIFU治療脈絡膜黑色素瘤患者，發(fā)現(xiàn)2例患者在治療后復查的CD4+/CD8+比例轉為正常。

1.2..22異位效應 相關動物實驗證實HIFU具有異位效應：即在治療腫瘤原發(fā)病灶的同時，腫瘤轉移灶可隨之消失；或熱療治療轉移灶后，原發(fā)灶也消失。異位效應的產(chǎn)生可能與如下因素相關。①實體腫瘤中心的乏氧細胞多，其熱敏感性高于正常組織細胞。高溫治療可破壞腫瘤細胞膜蛋白，同時滅活腫瘤細胞的染色體組蛋白，從而抑制惡性腫瘤細胞的合成。②高溫治療促進白細胞介素-2和腫瘤壞死因子的生成，使腫瘤局部淋巴細胞浸潤增加[7]。③高溫治療可提高野生型p53基因的表達。惡性實體腫瘤屬細胞增殖、分化異常的疾病，也是細胞凋亡異常性疾病，細胞凋亡異常與腫瘤的侵襲、浸潤、轉移等各環(huán)節(jié)均密切相關，促進腫瘤細胞凋亡，是阻斷腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要途徑[8]。Liu等[9]發(fā)現(xiàn)，低功率短時間的聚焦超聲刀治療能夠延緩局部腫瘤細胞的增殖，有效促進腫瘤細胞凋亡。④瞬態(tài)高溫加熱條件下應激產(chǎn)生的熱休克蛋白，可通過呈遞特異性抗原給T淋巴細胞參與免疫調控，激活機體的抗腫瘤免疫系統(tǒng)[10]。熱休克蛋白在細胞凋亡信號傳導途徑的調節(jié)機制中也發(fā)揮重要作用。相關研究發(fā)現(xiàn)，熱休克蛋白能夠在FAS死亡受體途徑、JNK/SAPK途徑、Caspase途徑等多個水平發(fā)揮調節(jié)作用[11]。⑤高溫條件可抑制RNA、DNA和蛋白質的合成，主要是高溫對DNA復制、染色體分離和DNA修復中相關蛋白質的抑制[12]。⑥在腫瘤組織中，癌細胞占50%，其余為血管和組織間隙。HIFU可破壞病灶內新生微血管內皮細胞層結構，引起血流停滯，從而阻斷腫瘤的營養(yǎng)供給，導致腫瘤組織內部發(fā)生繼發(fā)性缺血壞死[13]。

2 HIFU被用于治療原發(fā)性肝癌

2.1 HIFU單獨治療

臨床研究提示，對位于肋緣下或肝臟左葉的腫瘤，由于無肋骨及肺下界遮擋，超聲通道良好。迄今為止，國內外已有多項HIFU治療肝癌的動物實驗及臨床研究報道，結果均提示HIFU安全有效，并能改善患者的生活質量。李傳行等[14]應用HIFU治療44例肝癌患者。結果顯示，患者的臨床緩解率為87.5%（28/32例），其中3例患者的少量腹水自行消失。吳陽等[15]應用HIFU治療118例失去手術機會或不愿接受手術治療的肝臟腫瘤患者。結果顯示，HIFU治療后患者均未出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥，提示HIFU安全可行；患者的臨床緩解率為54.5%（42/77例），59.4%（41/69例）的患者血清甲胎蛋白水平下降，術后影像學檢查提示治療區(qū)出現(xiàn)不同程度的組織壞死和血供減少。

2.2 HIFU聯(lián)合其他方法的治療

對于失去手術機會的中晚期肝癌患者，聯(lián)合多種治療手段可減毒增效、提高其總體治療獲益。HIFU具有可重復性、適形性等特點，適合與經(jīng)導管肝動脈化療栓塞術（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）、放化療、中醫(yī)藥等手段聯(lián)合。

22..2.1HI FU聯(lián)合TACETACE 美國國家癌癥綜合網(wǎng)絡（NCCN）癌癥治療指南將TACE介入治療列為不能手術或術后復發(fā)肝癌的首選治療手段。TACE通過導管選擇性插入肝動脈施以局部靶向藥物灌注，可直接阻斷腫瘤組織的血供，緩慢釋放的藥物使腫瘤發(fā)生缺血性壞死并誘導腫瘤細胞凋亡。TACE可與HIFU優(yōu)勢互補?？紤]到肝癌組織的血供豐富，目前主張先行TACE后行HIFU。TACE栓塞血管切斷腫瘤血供、降低熱量丟失，且碘油沉淀有改變聲學環(huán)境的作用和定位作用；而HIFU的熱效應增加了肝癌組織對化療藥物的攝取，降低腫瘤細胞的耐藥性[16]，且HIFU本身被認為是一種可靠的化療增敏劑[17]。當腫瘤組織局部溫度高于41.5℃時，腫瘤細胞DNA、RNA和蛋白質合成均受抑制，腫瘤細胞生物膜的狀態(tài)也受影響[18]。

金成兵等[19]使用TACE聯(lián)合HIFU治療24例晚期肝癌患者。結果顯示，中位生存期為11.3個月；TACE聯(lián)合HIFU組患者的半年、1年生存率分別為80.4%和42.9%，TACE單獨治療組患者的則分別為13.2%和0，提示TACE聯(lián)合HIFU組患者的生存期明顯優(yōu)于TACE單獨治療組。李鵬等[20]將47例中晚期肝癌患者隨機分為兩組。試驗組25例患者接受TACE聯(lián)合HIFU治療，對照組22例患者僅接受TACE治療，比較兩組患者治療前后的臨床癥狀、體征、CT/MRI變化及免疫功能水平。結果顯示，試驗組和對照組患者治療后臨床癥狀緩解率分別為84.0%和63.6%（p＜0.05），試驗組患者治療后CD3+、CD4+細胞百分數(shù)及CD4+/CD8+比值均較對照組患者顯著升高（p＜0.05）。肝癌具有肝動脈和門靜脈雙重血供，崔林等[21]將68例不能手術的原發(fā)性肝癌患者隨機分為兩組。觀察組患者先予TACE聯(lián)合經(jīng)皮穿刺靜脈化療栓塞（portal vein embolization，PVE）治療2～3個周期，然后再予HIFU治療；對照組患者予TACE聯(lián)合HIFU治療。結果顯示，觀察組和對照組患者的總有效率分別為71.9%和44.4%（p＜0.05），治療后兩組甲胎蛋白轉陰或滴度下降超過一半者分別為66.7%和37%（p＜0.05）；觀察組患者6個月、12個月、18個月和24個月的生存率分別為76%、60%、40%和20%，對照組患者則分別為50%、33.3%、16.7%和2.8%。HIFU治療組患者的主要不良反應為局部疼痛，未出現(xiàn)內臟損傷和破裂出血等嚴重不良反應。該研究還發(fā)現(xiàn)，TACE聯(lián)合PVE治療可降低腫瘤負荷，增大腫瘤區(qū)聲阻抗差，提高聲吸收。

袁選舉等[22]采用HIFU聯(lián)合鴉膽子油乳、TACE治療35例肝癌患者，旨在觀察治療前及治療一個月后患者的臨床癥狀。結果顯示，患者的腹痛、腹脹均有不同程度的改善；其中21例甲胎蛋白陽性患者中有8例患者經(jīng)治療后甲胎蛋白水平明顯下降；3～6個月后，肝臟CT/MRI評估腫瘤病變與正常肝組織面積比的隨診結果顯示治療后的比值為（23.7±4.1）%，小于治療前的（46.5±5.8）%，差異具有非常顯著的統(tǒng)計學意義（p＜0.01）。

2.2..2 2 HI FU聯(lián)合放療 近年來，三維適形放療（three dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）等精確放療技術在肝癌中的應用頗廣。3DCRT可損傷腫瘤血管內皮細胞進而導致血管閉塞，幫助HIFU在靶區(qū)域內實現(xiàn)熱沉積以殺滅腫瘤組織；同時，HIFU也明顯降低3D-CRT治療中放射性肝炎的發(fā)生率。HIFU的高溫熱療效應具有非選擇性滅活組織的特點，既作用于耐受放療的腫瘤組織，也作用于腫瘤中央的乏血乏氧區(qū)域。王繼營等[23]入組41例晚期肝癌患者，給予HIFU聯(lián)合3D-CRT治療，其中3D-CRT的中位劑量為52 Gy，治療4～5周，HIFU平均治療6次。結果顯示，總有效率為70.73%（完全緩解及部分緩解病例），患者的1年和2年生存率分別為75.6%（31/41例）和53.6.2/41例），中位至疾病進展時間為14.6個月；治療后，患者的疼痛癥狀及KPS評分情況均有改善。金成兵等[24]入組16例肝癌病灶放療后行HIFU治療的患者，旨在探討MRI評估HIFU治療放療后肝癌的早期療效的可行性。結果顯示，與HIFU治療前相比，HIFU治療2周后有57.9%的病灶存在T2WI信號減弱，63.2%的病灶存在T1WI信號增強，84.2%的病灶表現(xiàn)為腫瘤血液灌注現(xiàn)象消失。

2.2..3 3 HI FU聯(lián)合微泡造影劑 肝癌豐富的血流可降低靶組織區(qū)內的熱沉積，同時，肋骨遮擋、呼吸起伏等因素導致靶點定位可能存在偏差。生物學焦域的存在限制了聲波強度的增強。Ferrara等[25]發(fā)現(xiàn)，利用微泡作為顯影劑，可加速升溫速度、提高超聲波在靶組織區(qū)域的聚集程度。同時，超聲激勵微泡“空化效應”可介導基因轉染、栓塞腫瘤血管、增加細胞膜通透性、阻礙腫瘤生長轉移[26]。Gao等[27]發(fā)現(xiàn)，微泡增強的高壓振幅聚焦超聲可引起肝臟微血管破裂等急性微血管損傷。沙衛(wèi)紅等[28]使用全氟顯（白蛋白包裹的含全氟丙烷的氣體微泡）對兔VX2肝癌進行HIFU治療，發(fā)現(xiàn)靶區(qū)域癌細胞胞質空化泡增大且增多。研究者認為，全氟顯對HIFU的這種增效機制可能與微泡破裂致空化作用的增強有關。

2.2..4 4 HI FU聯(lián)合PEI PEI經(jīng)皮肝穿刺瘤內注射無水乙醇（percutaneous ethanol injection，PEI）使腫瘤細胞及血管內皮細胞脫水、蛋白凝固，使腫瘤組織發(fā)生缺血、纖維化及壞死。但當瘤體較大或結節(jié)數(shù)量較多時，由于肝腫瘤不均質、纖維分隔阻斷了無水乙醇的彌散、肝癌血供豐富等原因，無水乙醇易被血流稀釋而降低療效。HIFU可以破壞間隔和血管，有利于無水乙醇的彌散，延緩無水乙醇在瘤體內的停留時間，避免大劑量注射無水乙醇所致的肝實質損傷。李佩希等[29]采用PEI治療83例HIFU治療后有肝癌殘留灶的患者，發(fā)現(xiàn)79例患者的臨床癥狀明顯改善；彩色多普勒超聲血流顯像隨訪發(fā)現(xiàn)所有患者治療區(qū)病灶的回聲增強，血供減少或消失，77例患者的病灶體積縮小。

2.2..5 5 HI FU聯(lián)合中醫(yī)藥 中醫(yī)學將原發(fā)性肝癌的發(fā)生歸因為肝氣不舒、飲食內傷、感受濕熱毒邪導致肝脾失和，氣血痰毒瘀于胸脅積聚成塊，屬“積聚”、“黃疸”、“脅痛”、“鼓脹”等范疇。張玉田等[30]利用中藥辨證施治配合HIFU治療中晚期原發(fā)性肝癌119例，其中中藥湯劑主要成分包括益氣固表、托毒生肌的黃芪和清熱燥濕的苦參。結果顯示，患者的臨床癥狀及肝功能等均得到明顯改善，臨床獲益率為62.92%，表明中藥辨證施治配合HIFU安全有效。

目前廣泛應用于臨床的中藥提取注射劑，例如華蟾素、復方苦參、艾迪注射液（組成包括斑蝥、人參、黃芪、刺五加），具有益氣活血、解毒軟堅、扶正培本的功效。馬春曦等[31]認為，中晚期肝癌絕大部分屬于氣陰兩虛、疫毒蘊結；HIFU聯(lián)合中藥艾迪注射液治療原發(fā)性肝癌后，患者的肝區(qū)疼痛、黃疸等癥狀明顯改善，T細胞亞群水平顯著提高（p＜0.01）；說明HIFU聯(lián)合艾迪注射液不僅能有效消滅腫瘤細胞，且在增強機體細胞免疫方面有協(xié)同作用。

3 HIFU被用于治療門靜脈癌栓

門靜脈癌栓（portal veintumor thrombus，PVTT）是肝癌細胞入侵門靜脈形成的栓子，由于門靜脈微環(huán)境利于肝癌細胞的生長，晚期肝癌患者PVTT發(fā)生率高達90%[32]。PVTT臨床上被分為孤立型、彌漫型和混合型，HIFU通過超聲監(jiān)控根據(jù)癌栓的類型以手動點射法治療PVTT[33]。于龍等[34]對50例原發(fā)性肝癌合并PVTT患者行HIFU治療，發(fā)現(xiàn)癌栓均有不同程度地縮小，原本阻塞的門靜脈有血流充盈。

4 小結和展望

總體來說，HIFU作為局部減瘤的姑息治療手段，主要適用于腫瘤無法手術切除的實體腫瘤患者，既能緩解疼痛，又可聯(lián)合其他治療一同起到減毒增效的作用，有助于提高患者的生活質量，具有廣闊的應用前景。有關HIFU在肝惡性腫瘤綜合治療領域的文獻報道提示，HIFU技術的療效確切，但其在臨床中的應用尚處起步階段，其療效亟須相關的多中心、大樣本、隨機對照臨床研究進一步驗證，并需建立完善的療效評價和安全監(jiān)測體系。此外，HIFU在臨床使用中還存在許多難題，例如超聲劑量、定位高清成像、靶區(qū)域溫度測定等技術仍有待突破。

［1］Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Global cancer statistics,2002[J].CA Caner JClin,2005,55(2):74-108.

［2］Yang R,Reilly CR,Rescorla FJ,et al.High-intensity focused ultrasound in the treatment of experimental liver cancer[J].Arch Surg,1991,126(8):1002-1009.

［3］Hahn GM.Hyperthermia and cancer[C].1982,New York:Plenum PressⅫ,,1982:285.

［4］Hanajiri K,Maruyama T,Kaneko Y,et al.Microbubbleinduced increase in ablation of liver tumors by high-intensity focused ultrasound[J].Hepatol Res,2006,36(4):308-314.

［5］吳雙杰,蔡端,趙洪,等.高強度聚焦超聲治療晚期胰腺癌對機體免疫功能的影響[J].外科理論與實踐,2007,12(6):570-573.

［6］Rosberger DF,Coleman DJ,Silverman R,et al.Immunomodulation in choroidal melanoma:reversal of inverted CD4/CD8 ratios following treatment with ultrasonic hyperthermia[J].Biotechnol Ther,1994,5(1-2):59-68.

［7］Morita M,Kuwano H,Araki K,et al.Prognostic significance of lymphocyte infiltration following preoperative chemoradiotherapy and hyperthemia for esophageal cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2001,49(5):1259-1266.

［8］Thompson CB.Apoptosis in the pathogenesis and treatment of diease[J].Science,1995,267(5203):1456-1462.

［9］Liu Y,Kon T,Li C,et al.High intensity focused ultrasound induced gene activation in solid tumors[J].J Acoust Soc Am,2006,120(1):492-501.

[10］鹿紅,陳龍邦.熱療在惡性腫瘤綜合治療中的作用[J].醫(yī)學研究生學報,2004,17(5):458-460.

［11］李征宇,趙霞,魏于全.熱休克蛋白對細胞凋亡信號轉導途徑的調節(jié)[J].中國科學C輯(生命科學),2004,34(1):6-13.

［12］Lepock,JR.Role of nuclear protein denaturation and aggregation in thermal radiosensitization[J].Int J Hyperthermia,2004,20(2):115-130.

［13］Kennedy JE,Ter Haar GR,Cranston D,et al.High intensity focused ultrasound:surgery of the future[J].Br JRadiol,2003,76(909):590-599.

［14］李傳行,徐國良,黎建軍,等.高強度聚焦超聲治療肝癌的近期療效分析[J].中華腫瘤雜志,2003,25(1):94-96.

［15］吳陽,宋天亮,李捷,等.高強度聚焦超聲治療肝臟腫瘤近期療效觀察[J].醫(yī)學論壇雜志,2013,34(7):23-25.

［16］Stein U,Jürchott K,Walther W,et a1.Hyperthermia-induced nuclear translocarion of transcription factor YB-1 leads to enhanced expression of multidrug resistancerelated ABC transporters[J].J Biol Chem,2001,276(30):28562-28569.

［17］Yu T,Li SL,Zhao JZ,et al.Ultrasound:a chemotherapy sensitizer[J].Technol Cancer Res Treat,2006,5(1):51-60.

［18］劉亞洪,彭志康,全顯躍.經(jīng)皮乙酸局部注射治療小肝癌[J].臨床放射學雜志,2003,22(7):597-599.

［19］金成兵,伍烽,王智彪,等.高強度聚焦超聲聯(lián)合動脈栓塞化療治療晚期肝癌的初步臨床研究[J].中華腫瘤雜志,2003,25(4):401-403.

［20］李鵬,周丁華,呂偉,等.TACE聯(lián)合高強度聚焦超聲治療中晚期肝癌的臨床研究[J].中國現(xiàn)代外科進展,2013,16(11):870-874.

［21］崔林,吳興軍,劉建軍,等.TACE、PVE、HIFU治療原發(fā)性肝癌的臨床研究[J].臨床腫瘤學雜志,2007,12(6):428-431.

［22］袁選舉,陳萍,曹風軍,等.高強度聚焦超聲刀聯(lián)合鴉膽子油乳介入治療中晚期肝癌35例臨床觀察[J].臨床和實驗醫(yī)學雜志,2013,12(21):1765-1767.

［23］王繼營,李峻,仲榮達,等.高強度聚焦超聲聯(lián)合放療治療晚期肝癌41例[J].中華全科醫(yī)學,2011,9(11):1702-1703.

［24］金成兵,張喆,冉立峰,等.高強度聚焦超聲治療放療后肝癌的早期MRI表現(xiàn)[J].檢驗醫(yī)學與臨床,2011,8(6):649-651.

［25］Ferrara KW,Borden MA,Zhang H.Lipid-shelled vehicles:engineering for ultrasound molecular imaging and drug delivery[J].Acc Chem Res,2009,42(7):881-892.

［26］劉娟,吳鳳林.超聲激勵微泡“空化效應”在腫瘤治療方面的研究進展[J].重慶醫(yī)學,2014,43(3):358-361.

［27］Gao Y,Gao S,Zhao B,et al.Vascular effect of mircrobubble-enhanced,pulsed,focused ultrasound on liver blood perfusion[J].Ultrasound Med Biol,2012,38(1):91-98.

［28］沙衛(wèi)紅,李瑜云,王智彪.新型超聲造影劑增強高強度聚焦超聲消融兔VX2肝癌的實驗研究[J].中華超聲影像學雜志,2007,23(12):881-884.

［29］李佩希,冉海濤,張群霞,等.經(jīng)皮穿刺注射無水乙醇治療高強度聚焦超聲治療后殘留肝癌的療效觀察[J].臨床超聲醫(yī)學雜志,2007,9(5):285-287

［30］張玉田,趙向陽,張鳳志,等.高強度聚焦超聲配合中藥治療中晚期原發(fā)性肝癌的臨床療效分析[J].中國社區(qū)醫(yī)師,2012,14(33):179-180.

［31］馬春曦,彭國林,鄧蘭,等.艾迪注射液聯(lián)合高強度聚焦超聲治療原發(fā)性肝癌[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結合雜志,2012,21(3):241-243.

［32］Fourtner SH,Weinzimer SA,Levitt Katz LE.Hyperglycemic hyperosmolar non-ketotic syndrome in children with type 2 diabetes[J].Pediatr Diabetes,2005,6(3):129-135.

［33］付剛,匡繼紅.高強度聚焦超聲治療門靜脈栓塞2例體會[J].武警后勤學院學報(醫(yī)學版),2012,21(3):209-211.

［34］于龍,張絹絹,陳英紅,等.高強度聚焦超聲刀治療原發(fā)性肝癌合并門靜脈癌栓50例分析[J].中國實用醫(yī)藥,2013,8(30):1.12.