30期通排P15开始

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1 科技导报 2014,32(30) 超声热疗的现状与应用菅喜岐, 丁鑫天津医科大学生物医学工程与技术学院, 天津摘要超声热疗是利用生物组织吸收超声波能量使自身温度升高的特性, 通过高温致死病变组织或低温促使病变组织康复的热疗技术该热疗具有微创安全高效等特点利用高温致死病变组织的高强度聚焦超声已应用于子宫肌瘤乳腺肿瘤前列腺肿瘤肝肿瘤等的临床治疗, 在脑肿瘤及神经系统疾病方面尚处于临床应用研究阶段低强度超声的低温升热疗对于产后出血治疗和神经组织愈合等有较好疗效本文综述高强度聚焦超声和低强度超声热疗技术的发展现状及应用关键词热疗 ; 高强度聚焦超声 ; 低强度超声中图分类号 Q681 文献标志码 A doi /j.issn Status Quo and Applications of Ultrasound Hyperthermia JIAN Xiqi, DING Xin Department of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University, Tianjin , China Abstract In ultrasound hyperthermia, tissue absorbs ultrasonic energy to elevate the temperature of itself, while high temperature ablates diseased tissue and low temperature prompts its recovery. Ultrasound hyperthermia has the advantages of noninvasion, safety and high efficiency. High- intensity focused ultrasound with the high temperature elevation has great clinical applications to uterine fibroids, breast tumor, prostate tumor and liver tumor. It also has a bright future in treating brain tumor and nervous system diseases. Low- intensity ultrasound hyperthermia has great treatable effect on postpartum hemorrhage and nerve tissue healing. This paper summarizes the development, status quo and applications of high- intensity focused ultrasound hyperthermia and low- intensity ultrasound hyperthermia. Keywords hyperthermia; HIFU; low-intensity ultrasound 超声热疗是一种有效的临床治疗手段在治疗过程中, 超声波部分能量被生物组织吸收转变为热能, 使组织温度升高, 进而可达到高温致死病变组织或低温促使病变组织康复的治疗目的全球对超声热疗的基础机制临床应用及相关热疗设备等开展了广泛的研究目前高强度聚焦超声热疗已经应用于肿瘤帕金森病等的治疗低强度超声热疗具有治疗产后子宫出血等的临床应用前景本文综述高强度聚焦超声热疗和低强度超声热疗的发展现状及临床应用 1 高强度聚焦超声热疗 1.1 高强度聚焦超声热疗的发展与现状高强度聚焦超声 (high intensity focused ultrasound,hifu) 是一种新兴非侵入的局部高温治疗肿瘤技术该技术是将置于人体外超声换能器发出的低能量超声波透过皮肤聚焦于体内肿瘤病灶, 利用超声波产生的热效应等将病灶组织热凝固性致死 HIFU 凭借其无创, 无放化疗毒副作用, 且可重复进行治疗等优势, 已在中国美国日本俄罗斯等国家成功应用于临床治疗子宫肌瘤乳腺癌前列腺癌肝肿瘤软组织肉瘤等 1942 年 Lynn [1] 率先提出高强度聚焦超声概念 1956 年 Burov [2] 首先应用高强度聚焦超声治疗肿瘤, 并发现短时间高强度照射产生的热效应比长时间低强度照射的热效应效果好 1975 年以来, 关于 HIFU 治疗神经胶质瘤肉瘤肝细胞瘤腺癌等的动物实验的报告逐渐增多 1997 年重庆医科大收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( ) 作者简介 : 菅喜岐, 教授, 研究方向为医学超声, 电子信箱 :jianxiqi@tijmu.edu.cn; 丁鑫 ( 共同第一作者 ), 硕士研究生, 研究方向为医学超声, 电子信箱 : hotstaring@163.com 引用格式 : 菅喜岐, 丁鑫. 超声热疗的现状与应用 [J]. 科技导报, 2014, 32(30):

2 科技导报 2014,32(30) 学首先研制出了 JC 型 HIFU 肿瘤治疗系统并应用于临床 2004 年美国药品和食品管理局 (FDA) 批准以色列 Insightec 公司生产的 Exablate2000HIFU 系统用于子宫肌瘤的治疗 HIFU 主要以其热效应致死病变组织达到治疗目的, 为了安全精准地致死病变组织, 有必要对 HIFU 治疗过程中形成的温度场进行实时监控, 但目前尚未有实时监测靶区温度的有效手段和方法同时对 HIFU 治疗剂量未形成有效的评价方法, 在临床治疗时可能因剂量过大, 对皮肤和正常组织产生严重的烫伤 ; 或因治疗剂量过小和温度场实时监控缺乏, 导致未能完全杀死肿瘤细胞而使肿瘤组织残存为了保障 HIFU 治疗的安全性和可靠性, 有必要对 HIFU 治疗的焦域控制温度实时监测治疗剂量定量等问题进行深入研究 1.2 HIFU 的应用子宫肌瘤治疗育龄妇女子宫肌瘤的发生率高达 20%~25%, 以往主要以手术治疗为主, 这会对妇女的生理和心理产生较大影响, 因此 HIFU 对子宫肌瘤的无创治疗成为研究者关注的热点 [3] 1997 年 Vaezy 等在裸鼠子宫肌瘤 HIFU 实验研究中发现, 治 [4] 疗后 1 个月内肿瘤体积减小 90% 2000 年 Koehrmann 等将子宫平滑肌肉瘤细胞株注射到裸鼠肩胛部皮下形成裸鼠子宫肌肉瘤模型, 发现 HIFU 照射组的肿瘤完全萎缩消失 [5] 2002 年汪伟等采用 JC-1 型 HIFU 临床治疗 6 例子宫肌瘤患者, 治疗后彩色多普勒显示肿瘤内血流信号明显减少或消失, 随访 4~12 个月肿瘤体积平均缩小 63.2%,5 例患者治疗后症状体征改善或消失, 治疗后未出现严重副作用 2005 年 [6] 杜瑛等应用 HIFU 治疗 28 例子宫肌瘤患者, 结果显示 28 例子宫肌瘤患者治疗后 6 个月肿瘤体积缩小, 体积缩小 50% 以上者为 18 例, 仅 1 例治疗无效, 表现为治疗后肌瘤体积继续 [7] 增大 2010 年许永华等在 MR 导航定位和靶区焦域温度监控下对 52 位患者进行 HIFU 子宫肌瘤治疗, 治疗后 3 个月肌瘤体积平均缩减 48.7%, 仅 1 例术中出现轻度烫伤的不良反应乳腺癌治疗乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一, 近年来 HIFU 作为一种保乳联合疗法的技术手段在乳腺癌治疗方面得到一定发展, 多家公司生产的 HIFU 治疗乳腺癌系统, 如 Insightec 公司生产的 Exablate2000 核磁共振 (MRI) 引导 HIFU 治疗乳腺癌系统重庆海扶 (HIFU) 技术有限公司研制的 JC 型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统沈阳长江源科技有限公司生产的 CJY HIFU 2005 高强度聚焦超声肿瘤治疗系统应用于临床治疗 [8,9] [10] 2001 年 Hubert 等率先报道 1 例 Ⅱ 期乳腺浸润性导管癌患者经 MRI 引导 HIFU 消融治疗后, 消融靶区血液供应完全 [11] 中断且肿瘤呈不同程度坏死 2003 年朱辉等对 24 例乳腺癌患者在行乳腺癌改良根治术前行 HIFU 治疗, 结果显示 HIFU 治疗使靶区内组织完全凝固坏死, 对靶区外邻近组织 [12] 和患者体征无明显影响 2007 年郭晓辉等将 40 例女性乳腺癌患者分 HIFU 组和对照组进行治疗, 结果显示 HIFU 治疗组肿瘤原发灶的大小较对照组明显缩小, 临床分期明显降 [13] 低 2011 年刘崇等研究 HIFU 联合新辅助化疗治疗乳腺癌的有效性时, 对 86 例患者分别进行 HIFU 治疗和对照治疗, 经超声影像学检测发现 HIFU 治疗组临床有效率为 77.8%, 明显高于对照组前列腺癌治疗前列腺癌是常见的男性恶性肿瘤, 其发病率逐年持续上 [14] 升 Bihrler 等于 1993 年首先应用 HIFU 治疗前列腺增生 [15] 1996 年 Gelet 等报告 HIFU 治疗早期前列腺癌的临床疗效观察 20 世纪 90 年代中期, 法国 EDAP 公司和美国 Focus Surgery 公司分别研制出经直肠治疗局灶性前列腺癌的 HIFU 设备 (Ablatherm 和 Sonablate 500) 并已应用于临床治疗 2005 年 Stefan [16] 在第 20 届欧洲泌尿学会 (EAU) 年会上报告了德国 HIFU 治疗 7000 例前列腺癌患者的经验, 其结果显示 HIFU 治疗后随访 5 年无复发的病例达 87% 2008 年张国喜 [17] 等对 65 例前列腺癌患者采取 HIFU 联合内分泌治疗, 其中接受随访的 55 例患者 1 3 年生存率分别为 87.2% 和 38.2%, 表明 HIFU 联合内分泌治疗前列腺癌能提高患者生存率 [18] 2009 年肖贤等对选择保守治疗的 43 例前列腺癌患者进行 HIFU 治疗, 治疗后肿瘤内超声回声增强, 血流信号减少, 临床症状改善且无严重副作用肝肿瘤治疗目前肝肿瘤临床治疗多以外科手术治疗为主, 肝细胞癌切除术的 5 年生存率为 25%~50% [19] HIFU 通过局部产生的热能使病灶凝固性坏死, 在无创或微创的条件下能够有效致死肝癌病灶并能够重复多次治疗, 被认为是一种用于治疗肝 [20] 肿瘤的非切除新疗法 2003 年李传行等对 44 例肝癌患者进行 HIFU 临床治疗, 结果显示 HIFU 治疗后患者的临床症状缓解率为 87.5%, 甲胎球蛋白 (AFP) 降低至原数值 50% 及以下者占 64.3%,MRI 自身对照显示, 肿瘤治疗区发生凝固性坏 [21,22] 死, 肿瘤血供减少或消失 2009 年高百春等对原发性肝癌 HIFU 治疗随访的统计, 患者 3 年的生存率为 35%~75%, 临 [23] 床 HIFU 治疗肝肿瘤效果显著提高 2008 年金成兵等利用 HIFU 联合经导管行动脉栓塞化治疗肝癌晚期患者, 结果表明 HIFU 联合肝动脉化疗栓塞 (TACE) 治疗晚期肝癌患者的疗效明显优于单纯 TACE 治疗能否采用无创 HIFU 治疗肝肿瘤主要取决于肿瘤的部位大小等对于肋缘下及肝左叶的肿瘤, 超声通道良好, 较适宜进行 HIFU 治疗, 而对于肋缘上及靠近隔顶部的肿瘤, 由于肋骨及肺下界对超声波的阻挡, 采用 HIFU 治疗前需先切除部分肋骨或胸腔注水, 这对患者创伤较大胰腺肿瘤治疗 HIFU 在治疗胰腺肿瘤和缓解患者疼痛方面有独特治疗 [24] 优势 2007 年叶新民等采用超声热疗机对 17 例晚期胰腺癌进行 HIFU 治疗, 治疗后按世界卫生组织 (WHO) 标准评价 HIFU 治疗有效率为 70%, 癌症疼痛缓解率为 80%, 且所有病 26

3 科技导报 2014,32(30) 例均未出现胰液外漏腹腔内出血胃肠道损伤等相关并发 [25] 症 2012 年廖亮侃等对 52 例晚期胰腺癌患者分组采用 HIFU 或药物止痛治疗, 结果显示 HIFU 治疗后患者体力状况标准评分 (KPS) 优于治疗前, 也明显高于药物止痛组, 临床实验证实 HIFU 对缓解晚期胰腺癌患者的疼痛是安全有效的神经系统疾病及脑肿瘤治疗 [26,27] Fry 等于 19 世纪 50 年代研究聚焦超声对猫和猴大脑深部组织损伤的影响, 并在治疗帕金森病方面取得一定效果, 因为当时没有有效的无创疗法解决由于颅骨的存在使超声能量在颅骨附近大量沉积致使超声对颅骨周边软组织严重灼伤的问题, 故 HIFU 治疗帕金森病前, 采用局部切除颅骨的方法清空声通道 [28] 现今超声波经颅在脑内如何形成精确聚焦及如何对颅内温度进行有效控制仍是应用 HIFU 治疗脑肿瘤及神经系统疾病时需解决的问题 [29] 对于 HIFU 经颅聚焦位置的控制,1996 年 Thomas 等提出利用时间反转镜法获得可用于校正因颅骨导致超声波相位和幅值失真的信号, 通过该信号对相控换能器发射信号的相位和幅值进行调节, 实现对 HIFU 颅内形成焦域位置的有 [30] 效控制 1998 年 Hynynen 等提出利用类似相位共轭技术 [31] 调控焦点的方法同年 Jolesz 等利用该相位校正方法对离体颅骨 - 脑组织模型进行 HIFU 聚焦实验 1999 年 Hynynen [32] 等从 MRI 图像提取颅骨信息, 用水 - 颅骨 - 脑的模型仿真实 [33] 现了经颅骨后焦点相位修正 2002 年 Clement 等以 CT 图像获得的声学参数为基础, 在一定的频率情况下, 校正了颅骨引起的失真 [34] 在动物实验和临床实验方面,2006 年王智彪等对 24 只新西兰兔在开颅状态下进行 HIFU 辐照脑组织损伤实验, 实验结果表明单次作用时间 5~10 s 效果最佳且与作用次数不 [35] 相关 2008 年孙圣礼等对 48 只开颅新西兰兔分 6 组, 分别进行不同时间 ( s) 和不同功率 ( W) 的 HIFU 辐照实验, 结果表明除辐照时间 1 s 组外, 兔的靶区脑组织完整性均受到破坏 ; 声功率为 50 W 时辐照 s 和 100 W 时辐照 s 时, 兔脑坏死区与周围组织界限清晰, [36] 周围神经细胞未受到明显影响 2007 年 Pernot 等利用时间反转镜和 277 阵元相控换能器对 10 只羊进行经颅活体 HIFU 辐照实验, 每只同一位置辐照 10 次一次辐照 10 s 辐照间隔 15 s, 实验结果显示, 治疗后羊无任何瘫痪或昏迷的迹象, 其基本神经功能未发生变化 2010 年 McDannold [37] 等采用 512 阵元半球形相控换能器对 3 名恶性胶质瘤患者进行临床经颅治疗试验, 当总功率为 800 W 照射时间为 20 s 时可在颅内形成焦域但由于输入功率的限制, 肿瘤靶区形成的最高温度仅为 51, 没有使脑肿瘤组织发生凝固性坏死 1.3 讨论 HIFU 热疗技术治疗恶性肿瘤, 患者痛苦轻创伤小, 对各脏器功能影响小, 机体恢复快, 不增加肿瘤转移风险, 即便在治疗过程中未能 1 次消融肿瘤, 也可起到短时间内有效抑制残留肿瘤生长和转移的作用, 延长机体的生存时间, 这使得 HIFU 用于恶性肿瘤治疗有非常广阔的应用前景然而由于人体组织本身的复杂性以及影响治疗损伤的因素较多, 且各因素之间存在相互影响, 到目前还没有形成一个对 HIFU 治疗剂量评价和制定依据的系统理论临床上迫切需要建立 HIFU 在特定组织中所产生的一定损伤范围的剂量的统一标准, 这将在 HIFU 热疗学上产生深远的影响, 对于指导 HIFU 的临床肿瘤治疗具有重要的意义和巨大的应用价值, 也必将会促进 HIFU 在临床中的应用和推广 2 低强度超声热疗与高强度聚焦超声相比, 低强度超声是频率和剂量相对较低的一种超声波热疗手段, 它无正常组织高温烫伤等副作用, 在子宫收缩乏力引起的产后出血治疗神经组织愈合等方面有较好的临床应用前景 [38] 1978 年 Terhaar 等研究有关超声理疗的安全性时, 发现超声波可引起妊娠小鼠子宫收缩 ;2007 年张瑛兰瑞红 [39,40] 等在研究低强度超声对大鼠子宫平滑肌收缩的影响时, 发现低强度超声可以诱导大鼠体内子宫平滑肌收缩, 辐照后大鼠子宫收缩频率幅度张力及子宫活动力均明显高于辐照前, 且在频率不变的条件下, 认为 2 W/cm 2 辐照 10 min 是适宜的辐照参数, 可应用于由产后子宫收缩乏力引起的 [41] 产后出血的治疗 2005 年周伟等将右侧坐骨神经重度夹伤的 64 只大鼠制作成神经损伤实验模型, 接受低强度超声辐照治疗, 结果显示低强度超声通过影响神经再生的多个环节可促进周围神经的再生和功能恢复 2006 年翟翠静 [42] 等研究大鼠脊髓横断损伤后神经干细胞 (NSCs) 移植联合应用低强度超声对脊髓神经功能恢复的影响时, 将 32 只大鼠分为对照组损伤组单纯移植组 (NSCs) NSCs 移植联合应用超声组, 发现 NSCs 移植联合应用超声组术后 2 个月 BBB(basso beatti bresnahan) 评分高于其他组, 表明 NSCs 移植联合应用低强度超声能促进损伤脊髓的运动和传导功能的部分恢复低强度超声作为一种非侵袭性手段应用于临床是超声治疗的又一新领域, 目前很多方面的研究才刚起步, 随着相关基础和临床研究的不断深入, 会在低强度超声技术关键机制与重大环节取得突破 3 结论经过几十年的发展, 超声对生物组织热疗作用的相关研究已经取得很多成果, 同时这些成果很多已经成功应用于临床肿瘤等的治疗, 但超声对生物组织热疗的作用机制尚不清楚, 超声热疗临床使用剂量评价系统尚未建立随着科学技术的发展, 超声热疗作用的机制终将清晰, 现今超声热疗中遇到的困难终将解决, 超声热疗技术将更加有效地服务人类 27

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诺舒治疗子宫腺肌病 30 例临床疗效分析李丹, 等 89 KEY WORDS NovaSure; adenomyosis; menstrual pain; menorrhagia 子宫腺肌病 (adenomyosis) 是生育年龄妇女常见病, 88 中南大学学报 ( 医学版 ) J Cent South Univ (Med Sci) 2016, 41(1) http://www.csumed.org DOI:10.11817/j.issn.1672-7347.2016.01.014 www.csumed.org/xbwk/fileup/pdf/20160188.pdf 诺舒治疗子宫腺肌病 30 例临床疗