文档介绍：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, MHz、, mm× mm×,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。
: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-
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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
、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。。损伤体积在≥5s时,;而损伤体积在<10s时无明显差异;>10s时,(图2-2)。
:定点扫描时,随辐照时间延长,焦域中心温度上升,。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)。
: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)。
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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。
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图2-3 定