HIFU技术——利用高能量超声波聚焦杀死肿瘤

什么是高能聚焦超声（HIFU）？

高能聚焦超声治疗（high-intensity focused ultrasound），英文缩写是“HIFU”，它利用超声波具有穿透深度大、指向性强、聚焦性好、脂肪组织不过热等优点，通过体外发射数百束低能量的超声波穿过软组织（也叫“声通道”），体内聚焦、直接作用于靶区组织-肿瘤组织。

但是聚焦后只是解决了一个点（也叫“焦点”，HIFU可在 0.25 秒内使肿瘤内的焦点温度升至 65～100℃），还要点点成线、线线成面、面面成体，使整个肌瘤都出现凝固性坏死，从而达到消融治疗的目的。

HIFU适用于B超能探及的、有足够声束入射通道、并要求肿瘤深度不少于 1 厘米的腹、盆腔实体肿瘤。目前体外型HIFU已广泛应用于腹、盆腔实体肿瘤的治疗，如胰腺癌、肝癌、肾癌、后腹膜肿瘤、子宫肌瘤、卵巢癌、前列腺癌、腹、盆腔内转移性肿瘤，乳腺癌及骨肉瘤，其中较广泛地应用于胰腺癌、后腹膜肿瘤和子宫肌瘤。

但由于超声波的物理特性和聚焦原理，以下器官或部位的肿瘤不宜用HIFU治疗：

  • 如果在超声通道上存在疤痕、含气组织（如：肠）、耻骨、腔内节育环、静脉栓塞、动脉壁钙化等；
  • HIFU设备的内置探头不能清晰显示肿瘤；
  • 含气空腔脏器肿瘤，如肺癌、肠癌；
  • 中枢神经系统肿瘤；
  • 距表皮小于 1cm 或已浸润表皮的肿瘤；
  • HIFU局部皮肤感染或接受过 45Gy 或以上放射；
  • 主要脏器功能不全的患者；
  • 具有凝血障碍的患者。

HIFU在前列腺癌中有哪些应用？

HIFU治疗前列腺癌主要通过以下两种方式：

  • 体外聚焦方式：无需任何麻醉，需要治疗数次；
  • 体内聚焦方式：在全麻或腰麻下进行，经直肠对前列腺癌进行治疗。

治疗范围 

  • 选择性聚焦治疗：根据影像学定位对肿瘤及其邻近的部分前列腺组织进行治疗，但由于前列腺癌常表现为多中心生长，一侧发生肿瘤时，另一侧也可能存在影像学无法分辨的微小病灶。因此，治疗后前列腺内残留肿瘤机会增大；
  • 扩大的聚焦治疗：即对整个前列腺进行治疗。缺点是容易造成术后性功能障碍，但残留肿瘤的概率大大降低，因患者多为高龄，在HIFU 前性功能多数已丧失，故多主张采用扩大的聚焦治疗。

目前临床上将HIFU运用于前列腺癌治疗，主要分为单独HIFU和HIFU联合其他治疗两种。根据适应证、针对不同病情的病人个体化选择HIFU相关的治疗方法，能够充分发挥HIFU 的作用，达到最佳的治疗效果。

HIFU单独应用

主要针对局部早期前列腺癌患者，满足以下适应条件:

  • 年龄＞70岁;
  • Gleason≤7分;
  • PSA≤15μg /L;
  • 拒绝手术或者因并发症不适合手术;
  • TNM 分期T1-2 NX-0 M0。

HIFU 联合其他治疗方案

  • HIFU与经尿道前列腺电切术联合

前列腺癌主要好发于前列腺外周带，当肿瘤大小超过50 mm时，由于换能焦距的限制，往往导致超声焦点不能到达外周的病变，限制了HIFU在局部早期前列腺癌中的应用，研究者们运用经尿道前列腺癌电切术弥补HIFU治疗前列腺癌时焦点不能到达外周肿瘤部位的缺点，显示出良好的治疗效果。

  • HIFU与内分泌治疗联合

内分泌治疗在前列腺癌中应用广泛，但在内分泌治疗过程中，前列腺癌可能会最终进展为去势抵抗性前列腺癌，导致内分泌治疗不敏感。目前临床上将内分泌治疗与HIFU 联合应用，显示了较为满意的治疗效果。通过内分泌治疗将肿瘤缩小到HIFU可治疗范围之内，为某些前列腺癌患者提供了新的治疗机会。

但该治疗容易导致前列腺癌转变为激素非依赖性。

  • HIFU与放射治疗联合

放射治疗前列腺癌主要包括组织间放射治疗、体外放射治疗、三维适形放射治疗 3 种方式。但前列腺癌主要为多中心生长，放疗后复发率高，因此放射治疗对前列腺癌的效果不满意。

目前，将HIFU 联合放射治疗来抑制前列腺癌显示出满意的治疗效果，其机制主要有两部分：

  • 放射治疗抑制肿瘤DNA合成，直接杀死肿瘤细胞，但有部分细胞变成乏氧细胞，导致对放疗耐受，HIFU可以增加这部分细胞的含氧量，抑制了这部分细胞的放疗耐受，阻止肿瘤损伤修复，从而达到完全杀死肿瘤细胞的目的;
  • HIFU能够一定程度的激活肿瘤细胞免疫来杀死肿瘤细胞。

哪些前列腺癌患者适合接受HIFU治疗？

HIFU具有不需要手术暴露或穿刺介导、不开刀、不流血、无痛苦、无辐射、无发射线污染、防护简单、高度安全可靠等优点。HIFU适用于下列情况的患者：

  • 前列腺癌临床分期为T1c~T3、不适合接受根治性前列腺切除术（如年龄大于70岁，预期寿命小于10年）；
  • 合并其他严重疾病而不能手术或拒绝手术；
  • 作为外照射放疗后局部复发的挽救治疗；
  • 作为前列腺癌根治性切除术后局部复发的挽救治疗；
  • 作为前期HIFU 治疗失败后的再治疗，或因肿瘤过大引起疼痛、出血、功能障碍的减瘤姑息性治疗。

HIFU治疗前列腺癌会导致哪些并发症？

HIFU治疗前列腺癌后的并发症主要包括:

  • 泌尿系梗阻：包括膀胱颈梗阻、尿潴留、排空功能障碍；
  • 尿失禁；
  • 尿路刺激症状：尿频、尿急、尿痛；
  • 勃起功能障碍；
  • 尿路感染；
  • 泌尿系出血；
  • 附睾炎；
  • 其他：尿道直肠瘘、提肛肌坏死、心血管事件等。

上述并发症大多数通过保守治疗可以缓解和痊愈，如尿路刺激症状、尿路感染、附睾炎、轻度尿失禁、勃起功能障碍等，但少部分严重并发症需要手术治疗等干预，如尿道直肠瘘等。

尽管HIFU的并发症无可避免，但上述部分并发症如勃起功能障碍、尿道直肠瘘、肛提肌坏死等主要是由于精确度不够、热损伤等因素损伤周围邻近血管、神经等组织所造成。

目前，临床上将HIFU与MRI结合使用，通过MRI 温度实时监控HIFU 切除部分及周围组织的温度来调整切除范围，提高操作的精确度，减少重要结构(神经、血管、直肠等) 的损伤及克服切除肿瘤范围不足的缺点。

HIFU除了联合MRI外，使用超声造影剂增强肿瘤与周围组织对比，以及使用弹性成像技术实时监测热损害程度等技术，也是学者们研究的热点，能有效提高HIFU治疗肿瘤的精确性，减少不必要的组织损伤。