淺析超聲治療技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)展

鄒建中

(重慶醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 400016)

超聲治療學(xué)是集聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、電子工程技術(shù)為一體的一門(mén)新興學(xué)科，具有醫(yī)學(xué)與工程結(jié)合，基礎(chǔ)與臨床結(jié)合，產(chǎn)、學(xué)、研、用結(jié)合的特點(diǎn)，是超聲醫(yī)學(xué)的重要組成部分，在疾病的治療中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。超聲波治療屬于物理治療技術(shù)之一。超聲治療學(xué)可分為理療和治療兩大類(lèi)。根據(jù)超聲波治療儀器或設(shè)備的性能和臨床應(yīng)用的目的不同，按照超聲波焦域(焦點(diǎn))聲強(qiáng)的高低可分為：高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)和低強(qiáng)度聚焦超聲，至于聲強(qiáng)高于或低于多少作為分類(lèi)的閾值及是否存在中強(qiáng)度聚焦超聲的概念，學(xué)界尚未達(dá)成共識(shí)。按照臨床應(yīng)用目的可分為：HIFU熱消融治療技術(shù)、HIFU熱療技術(shù)、低強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)。

哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、著名醫(yī)學(xué)家JOLESZ預(yù)言：在21世紀(jì)，無(wú)創(chuàng)治療腫瘤將取得重大的進(jìn)步，其中HIFU是治療腫瘤的最佳體外無(wú)創(chuàng)性技術(shù)之一。

1 超聲治療的發(fā)展史

1928年MULWERT用超聲波治療慢性耳聾。1933年P(guān)OHLMAN用超聲波治療神經(jīng)痛。1942年LYNN采用高強(qiáng)度超聲損傷動(dòng)物腦組織。1952年LAVINE報(bào)道超聲能量聚焦于晶狀體可引起白內(nèi)障，隨后的學(xué)者利用超聲波的損傷作用治療其他眼部疾病。1954年，F(xiàn)ry提出了將體外發(fā)射的高強(qiáng)度超聲波聚焦于體內(nèi)病灶實(shí)施非侵入性(無(wú)創(chuàng))手術(shù)的概念。國(guó)內(nèi)于1953年首次發(fā)表用國(guó)外的超聲理療機(jī)治療疾病的文獻(xiàn)。在1978年的全國(guó)理療學(xué)術(shù)會(huì)議上，超聲治療方面的論文占了很大比例。超聲理療雖然有一定的效果，但只能作為一種輔助性治療手段，存在諸多問(wèn)題。

20世紀(jì)40年代，美國(guó)學(xué)者提出了HIFU治療的概念。1986年HYNYNEN等學(xué)者研制成功Sonotherapy 1000型超聲波熱療設(shè)備，但能量匯聚及監(jiān)控等問(wèn)題沒(méi)解決，只能成為腫瘤治療的輔助設(shè)備。1999年，世界首臺(tái)HIFU消融腫瘤的治療設(shè)備誕生于中國(guó)重慶，由王智彪及同事們研發(fā)生產(chǎn)的JC型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)獲得中國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)批準(zhǔn)用于臨床，真正做到了HIFU體外非侵入性消融體內(nèi)良、惡性實(shí)體腫瘤，療效肯定，明顯提高了晚期惡性腫瘤患者的生存質(zhì)量和生存期，使HIFU治療技術(shù)成為臨床治療腫瘤的主要物理治療手段之一，使我國(guó)醫(yī)學(xué)界在該領(lǐng)域具有足夠的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。至HIFU消融腫瘤技術(shù)用于臨床以來(lái)，超聲治療學(xué)才逐漸形成一門(mén)新的學(xué)科。

2 超聲治療技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 HIFU HIFU在體外大面積發(fā)射低能量超聲波，通過(guò)聚焦形成高聲強(qiáng)焦點(diǎn)，作用于靶組織，通過(guò)焦點(diǎn)區(qū)強(qiáng)超聲產(chǎn)生高溫等效應(yīng)，使靶組織溫度在0.5～1.0 s內(nèi)驟升至60～100 ℃，不可逆性消融靶區(qū)內(nèi)的腫瘤細(xì)胞。焦點(diǎn)聲強(qiáng)越高，靶組織升溫越快，消融效果也最好。當(dāng)超聲波作用于組織時(shí)，產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)(如高溫效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、聲化學(xué)效應(yīng)、空化效應(yīng))起治療作用，但目前階段，HIFU治療腫瘤主要依賴(lài)于高溫效應(yīng)。HIFU只有焦點(diǎn)足夠小，能量匯聚才高。焦點(diǎn)很小，但腫瘤確很大，最大者直徑可達(dá)幾十厘米，怎樣才能實(shí)現(xiàn)小焦點(diǎn)覆蓋性消融一個(gè)大腫瘤呢？這需要引入三維適形掃描的概念才能完成。三維適形掃描包括幾個(gè)方面。(1)點(diǎn)、線、面、體的概念：首先，對(duì)腫瘤進(jìn)行預(yù)掃描，將腫瘤分為若干層面，兩層面之間間隔一定距離，間隔距離的大小視治療方案而定；治療時(shí)，選取預(yù)掃描的任意層面，采取一個(gè)層面一個(gè)層面的治療，待每個(gè)層面都完成治療時(shí)，即達(dá)到了全覆蓋消融整個(gè)腫瘤的目的；對(duì)每一層面進(jìn)行治療時(shí)，采取由深到淺的原則，即將焦點(diǎn)先置于病灶的深面開(kāi)始治療，逐漸移行至病灶淺面，也可稱(chēng)為深入淺出原則；焦點(diǎn)移行或運(yùn)動(dòng)方式有幾種，根據(jù)治療方案選擇，如治療子宮肌瘤、乳腺纖維瘤或小腫瘤多采用點(diǎn)治療或點(diǎn)線結(jié)合的方式，其他腫瘤或大腫瘤多采用線治療或線、點(diǎn)結(jié)合的方式，點(diǎn)或線治療消融區(qū)域疊加或融合起來(lái)，即達(dá)到了該層面完全消融的目的。也就是說(shuō)，小焦點(diǎn)治療大腫瘤是通過(guò)點(diǎn)、線、面、體組合方式實(shí)現(xiàn)的。(2)不規(guī)則形腫瘤，由于是通過(guò)每一層面的點(diǎn)、線組合實(shí)現(xiàn)治療的，所以任何不規(guī)則形腫瘤，將其分為若干層面后，針對(duì)每一層面局部的點(diǎn)或線治療而言，它都是規(guī)則或相對(duì)規(guī)則的，腫瘤邊緣都能被全覆蓋消融，不會(huì)發(fā)生殘留。(3)絕大多數(shù)物理治療腫瘤的技術(shù)都受到大腫瘤的限制，而HIFU技術(shù)卻是例外，因?yàn)镠IFU的治療頭是在體外，且行程范圍大，可一次性治療直徑達(dá)幾十厘米的大腫瘤[1-2]。

HIFU治療腫瘤具有非侵入性或無(wú)創(chuàng)、無(wú)電離輻射、不損傷靶區(qū)外組織、實(shí)時(shí)療效評(píng)價(jià)、實(shí)時(shí)劑量反饋、一次性消融整個(gè)腫瘤、劑量均勻分布、不受腫瘤大小限制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、能激活宿主抗腫瘤免疫力、止痛及不良反應(yīng)的發(fā)生率很低等特點(diǎn)。

2.2 低強(qiáng)度聚焦超聲 低強(qiáng)度聚焦超聲治療頭體積小，聲強(qiáng)低，聲波分聚焦和非聚焦兩種。超聲波作用于靶組織后，主要是通過(guò)非熱效應(yīng)，如空化效應(yīng)、聲化學(xué)效應(yīng)等起治療作用[1-2]。

3 超聲治療的適應(yīng)證與禁忌證

3.1 HIFU消融腫瘤 HIFU消融適于治療實(shí)體組織、實(shí)體器官或?qū)嶓w結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)性病變，禁用于空腔器官、含氣器官的疾病。

3.2 低強(qiáng)度聚焦超聲 低強(qiáng)度聚焦超聲主要用于非腫瘤性疾病的治療，如過(guò)敏性鼻炎、慢性宮頸炎、外陰白色病變、尖銳濕疣、關(guān)節(jié)炎、慢性軟組織損傷、超聲針灸等。

3.3 HIFU HIFU主要用于良、惡性實(shí)體腫瘤的治療，如乳腺癌、乳腺纖維瘤、肝癌、肝血管瘤、胰腺癌、腎癌、軟組織惡性腫瘤、四肢惡性骨腫瘤、子宮肌瘤等。HIFU治療腫瘤又有熱消融與熱療之分，前者能一次性消融整個(gè)腫瘤，達(dá)到類(lèi)似于手術(shù)切除的效果，是臨床治療腫瘤的主要手段之一；后者能量或溫度較低，往往需要多次，甚至數(shù)十次治療，達(dá)不到消融腫瘤的目的，僅對(duì)放療和化療起到增敏的作用，是一種輔助治療手段。

4 HIFU消融腫瘤的基本原則

(1)必須是臨床已確診的病例。(2)嚴(yán)格掌握好適應(yīng)證和禁忌證。(3)應(yīng)有較好的超聲波入射通道，通過(guò)入射通道至少應(yīng)能顯示或暴露腫瘤的全部或大部分，如顯示的腫瘤體積不足2/3，很難獲得滿(mǎn)意療效。(4)治療中，必須通過(guò)影像學(xué)圖像清楚地判斷和識(shí)別出腫瘤及其周?chē)揉徑M織結(jié)構(gòu)的邊界。(5)是否采取超范圍消融，視治療方案而定。

5 超聲治療的效果

5.1 腫瘤 如果按照HIFU熱消融治療方案進(jìn)行規(guī)范的治療，乳腺癌5年無(wú)瘤生存率可達(dá)95%，條件較好者可行保乳治療。晚期肝癌(腫瘤平均直徑10.5 cm )6個(gè)月和12個(gè)月生存率分別為85.4%和42.9%； HIFU治療小肝癌(腫瘤最大直徑小于5.0 cm)的10年生存率可達(dá)65%。子宮肌瘤治療后3個(gè)月體積縮小45%左右，6個(gè)月縮小可達(dá)65%；癥狀緩解率超過(guò)90%；在600例病例隨訪中，超過(guò)50例患者治療后有懷孕史。惡性骨腫瘤5年生存率可達(dá)50%以上；如果是早期惡性骨腫瘤，治療后5年生存率可達(dá)90%以上，但是，如果不按治療方案進(jìn)行規(guī)范的治療，5年生存率僅為30%左右[3]。

5.2 非腫瘤性疾病 95%的慢性宮頸炎患者治療后效果明顯，復(fù)發(fā)率不到5%。外陰上皮內(nèi)非瘤樣病變(外陰白色病變，外陰白斑)患者，治療后癥狀和體征明顯緩解者在90%以上。變應(yīng)性鼻炎平均癥狀緩解率在90%以上[2-3]。

6 超聲治療的不良反應(yīng)

超聲治療為非侵入性或無(wú)創(chuàng)治療技術(shù)，對(duì)環(huán)境要求不高，無(wú)電離輻射，只要按規(guī)范操作，通常不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的并發(fā)癥或不良反應(yīng)。3%～5%的患者HIFU治療后發(fā)生輕度皮膚損傷。超聲波的焦點(diǎn)距神經(jīng)較近時(shí)，可能會(huì)影響神經(jīng)。如果治療前未充分作腸道準(zhǔn)備，可能導(dǎo)致腸道損傷。到目前為止，尚未發(fā)生HIFU治療后腫瘤破裂或出血的情況[2-3]。

7 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

超聲治療技術(shù)與臨床應(yīng)用仍然需要不斷地拓展與完善。(1)儀器設(shè)備方面：治療腫瘤的設(shè)備現(xiàn)在以熱效應(yīng)為主，輸出功率大，致使儀器體積龐大；聚焦方式傳統(tǒng)而單一，未來(lái)治療頭可能會(huì)朝著變焦、變頻的多功能化發(fā)展。(2)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究方面：需要對(duì)超聲波治療的作用機(jī)制展開(kāi)深入研究，如聲空化效應(yīng)及聲化學(xué)效應(yīng)等，如取得突破，對(duì)縮小治療設(shè)備的體積、改變治療理念及臨床應(yīng)用都將獲益匪淺。(3)在臨床應(yīng)用方面：臨床適應(yīng)證的拓展、臨床治療方案及治療劑量學(xué)的規(guī)范和完善等都需要深入研究。

總之，超聲治療技術(shù)，尤其是治療腫瘤的技術(shù)，為臨床提供了一種新的治療技術(shù)或手段，與其他治療方法協(xié)同和聯(lián)合應(yīng)用，方可收到事半功倍的效果。