海扶刀应用浅谈

海扶(HIFU)概念出现已有60余年，其含义是“高强度聚焦超声”。1997年，重庆海扶技术有限公司首次开发出应用海扶技术治疗肿瘤的高科技医疗设备—海扶刀(JC型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统)。此后近七年的时间内，海扶刀用户遍及北京、上海、广州、重庆、西安、济南、淄博、南京、成都、海口、长沙、湛江、西宁等国内近20家大型医院，并成功出口英国、日本等发达国家。海扶刀属于国家自然科学基金委重点项目、国家“九五”重点攻关项目、国家高科技产业化示范工程、国家重点新产品、国家火炬计划，曾获得2000年国家技术发明二等奖，并且通过ISO9000和EN46001国际质量体系认证。



一 海扶刀的物理基础

超声波是一种机械波，具有良好的定向性和聚焦性。当超声波在生物组织中传播时，生物组织首先受到机械作用，部分机械能又转化为热能。当声强足够强时，还可能产生空化效应。因此，超声波生物学效应源于其机械效应，温热效应和空化效应。常规超声治疗主要利用超声波的热效应，而海扶刀所产生的生物学效应则是在高强度条件下机械效应、温热效应和空化效应的综合作用。

利用超声波终止早孕的实验证明，超声波可进一步用于临床治疗。高度聚焦的超声波束可在有效控制下损伤或破坏特定范围内的组织，可替代手术刀，并有操作迅速和极少出血等优点。超声波聚焦声束在脑、肝、肾、脊髓、牙、眼、耳等外科治疗研究中取得良好效果，如美尼尔氏病等。研究还证实，超声波属于一种非侵入加热的方法，不会引起肿瘤周边血管和淋巴管破裂、导致肿瘤细胞转移和扩散，从而使超声波可用于肿瘤的加热治疗，而且成为超声治疗最为成功的方向。超声波比电磁辐射(X射线，伽玛射线)优越之处在于无放射性，聚焦程度高，能够控制深部肿瘤局部温度而不损害周围正常组织，治疗部位和治疗强度可以受到遥控。

超声波治疗肿瘤还取决于肿瘤组织自身的生物学特性。肿瘤组织由于在解剖组织学上的缺陷，存在供血不足，缺氧，偏暖，不耐热等特点，为超声升温治癌提供了理论基础。肿瘤组织吸收热能后无法散热，内部温度升高可超出健康组织5~9℃，有时甚至高达10~11℃，且维持较长时间。超声波对癌瘤组织的选择性作用，可以使其达到杀灭癌组织而不损伤正常组织的目的。超声波还可以改变肿瘤细胞周围环境酸度，降低PH值，加强溶酶体酶活性，加速溶酶体对恶性肿瘤细胞的破坏。超声波对DNA合成旺盛的肿瘤细胞更具破坏力，因为DNA合成期对热度敏感。

不仅癌细胞与正常组织之间，胚胎与母体组织，骨质或结石与软组织，都存在对超声波敏感性的差异性。不同生物组织产生不同的生物学效应，这为海扶刀治疗肝癌，乳腺癌，恶性骨肿瘤等实体肿瘤提供了先决条件。



二 海扶刀的治疗作用



重庆海扶技术有限公司的王智彪教授在对肝组织损伤的实验中提出了超声聚焦焦域的概念。聚焦超声对深部组织损伤的范围是治疗效果与安全性得到统一的关键。焦域的大小，超声剂量，组织的热敏感性，组织的导热性及血流速度共同决定了靶组织的损伤范围。简言之，组织凝固性坏死范围大小是一个很重要的参数。在生物学焦域内，肝组织发生凝固性坏死，而相邻组织及超声波透过组织没有受到损伤。海扶刀能在短时间(数秒内)使焦域内组织升温70℃以上，完全满足国际上公认的标准。决定生物学焦域的主要参数有声强，频率，照射时间和次数，间隔时间，照射方式等。海扶刀采用点照射立体组合适形扫描治疗方式，是根据临床实验研究结论确定的最佳动态模式。

海扶刀不仅对肿瘤组织有直接作用，研究表明超声治疗还有对化学治疗的增敏作用，刺激机体免疫系统，提高机体免疫功能。

海扶刀在治疗中采用超声图像定量分析监测HIFU治疗后受损组织的形态学变化。回声增强是判断治疗有效的标准，是组织或病变凝固性坏死的特征性表现。治疗有效的声像图特征是治疗后癌块回声明显增强随后逐渐减弱，最后呈不均匀性增强表现，见到坏死液化暗区或钙化灶图像，癌块体积逐渐缩小，血供明显减少或消失。在1至数月内，病灶中心区回声减低而边缘回声强，以及无血供等现象最具特征性。

HIFU治疗使靶区内组织温度高于65℃以上时，超过了内脏神经和躯体神经的温度痛觉阈，而且病变组织在瞬间发生凝固性坏死。为消除高温及凝固性坏死所致的疼痛，以及保证治疗中的准确性，避免脱靶发生，需要对病人在术中进行全身麻醉。这是海扶治疗必须的辅助措施，是由国家药监局专家专题讨论会、三届HIFU医学应用国际研讨会、超声治疗专委会明确做出的结论。

通过海扶刀治疗原发性肝癌研究表明，治疗后患者临床症状减轻，血清AFP水平下降，病灶缩小，肿瘤血供减少或消失，局部无并发症出现，心肾功能正常，但肝脏酶谱有一过性升高，组织病理等检查发现肿瘤组织出现凝固性坏死。海扶刀治疗肝癌疗效主要取决于其治疗范围能否完全覆盖肿瘤，或者是否操作不当导致脱靶等情况发生。一方面，肝癌患者在接受海扶刀治疗时多为晚期，伴肝内多发性转移灶，门静脉癌栓，肝硬化，门脉高压及腹水等，是其他科室不敢治的病人，使海扶刀治疗更加困难。另一方面也说明，海扶刀在治疗这类晚期患者时具有一定的优势。

海扶刀治疗乳腺肿瘤，恶性骨肿瘤具有得天独厚的优势，除了可以完全切除肿瘤组织，最大优点就是可以保全乳房外观和肢体完整。目前海扶刀已经在全国18家中心和英国、日本的医院使用，已经治疗4000余例各类实体肿瘤病人，包括肝癌，乳腺癌，恶性骨肿瘤，软组织肿瘤，肾癌，盆腔肿瘤，腹膜后肿瘤，胰腺癌，转移性肿瘤，晚期恶性肿瘤的姑息性治疗，手术后复发的实体肿瘤，手术不能切除的部分肿瘤，各种体表肿瘤，子宫肌瘤，乳腺良性肿瘤，软组织良性肿瘤，其他实体肿瘤等。随着临床应用不断扩展深入，海扶刀治疗适应症将继续增加。



三 海扶刀的特点



HIFU技术理论的先进性必须通过优良的设备设计和制造工艺体现出来。该设备涉及医学，生物医学工程，超声学，自动化控制，计算机，精密机械制造等多项技术，必须达到如下功能要求：

(1) 非侵入性聚焦或声束汇聚；

(2) 要使超声波具有适当的频率和高强度声功率，加热要局限于靶组织并防止周围正常组织过度加热；

(3) 扫描使能量分布在整个靶组织上，扫描速度或焦点能量要足够高，以确保靶组织在散热情况下能很快提高温度；

(4) 以容易适应和可调节的扫描轨迹加热不同形态的靶组织，调节治疗体积，获得理想的温度分布；

(5) 由于覆盖治疗野组织的厚度不同，需高精度补偿，并应保护辐照野附近对温度特别敏感的正常组织；

(6) 能测定温度并反馈控制辐照强度以监护和维持特定部位的温度在需要的水平；

(7) 将“雪茄”型聚焦斑的长轴缩短至8~10∶1的比例(长轴∶短轴)。

近年来市场上出现各种各样的超声聚焦刀、热疗机、消融机等等，多采用局部热疗原理，而非真正意义上的海扶(HIFU)技术。为规范高强超声聚焦治疗器械的监督管理，促进该产品的健康发展，2002年12月10~11日由国家食品药品监督管理局组织牵头，邀请临床、工程方面的专家和有关制造商参加，在北京召开了关于高强超声聚焦治疗机的专题研讨会。经过与会代表研究和充分的讨论，制订了《高强超声聚焦治疗机临床研究管理分项规定》、《高强超声聚焦治疗机产品标准中必须包括的技术要求》、《高强超声聚焦治疗机使用说明书必须包括的内容》和《高强超声聚焦治疗机临床研究效果分析方法》4项技术要求，并广泛征求了意见。2003年8月26日，国家食品药品监管局将该4项技术要求印发各省(区、市)药品监管局，并要求各相关单位遵照执行。这是海扶发展史上一个重要里程碑，表明代表高强度聚焦超声的海扶刀已经正式从一般热疗设备中区别开来，成为一种崭新的肿瘤治疗方法并得到学术界和临床的公认。



四 海扶刀的安全使用



由于海扶治疗肿瘤是一种新的治疗技术，肿瘤患者及亲属不了解或了解甚少，经常有疑虑和紧张表现。为了帮助患者很好地接受治疗，术前教育必不可少。通过口述、示范、宣传册、宣传栏、影像资料等多种方式，向患者及其家属充分传达信息，尤其是要清楚解释治疗过程，使其能够配合治疗，这对取得良好疗效非常重要。术后康复维护对恶性骨肿瘤病人尤其重要，避免发生病理性骨折。海扶刀治疗恶性实体肿瘤的临床安全性是可以得到保证的，但优良的设备还需正确的操作及丰富的临床经验，以及术前、术中、术后各阶段的教育、监控和护理等。同时，临床医师的经验也非常重要。近期重庆海扶公司已经开发出海扶国际远程医疗监控系统并投入使用，初步建立起全球性的远程医疗监控中心。该系统能够对世界各地海扶刀进行远程诊断、监控和维护，为国内外HIFU专家、学者及用户更好地进行实时互动交流提供一个桥梁，增强了产品核心竞争力，也帮助各中心提高临床技术水平。

海扶刀临床应用安全性概念在技术上包括：

(1) 高能量聚焦超声束在破坏肿瘤病灶时，可否影响邻近组织器官的组织结构和功能。如治疗乳腺癌是否干扰正常心肌细胞的电生理活动，出现异常的心脏搏动；或致肺组织损害，出现胸腔积血或血气胸；治疗肝癌时，是否影响非靶区内肝细胞或毛细胆管功能，出现肝功能衰竭或阻塞性黄疸；

(2) 肿瘤血供丰富，HIFU治疗后是否可能出现病灶内的血管破裂出血；

(3) 治疗后是否会出现严重的热创伤反应，引起全身多器官功能障碍或多器官功能衰竭；

(4) 治疗过程中有无可能出现脱靶现象，损害非靶区组织或邻近器官。

经过6年多4000余例病例治疗，没有出现上述情况，说明海扶刀治疗是安全的。HIFU治疗术后最常见的并发症是治疗处皮肤灼伤，灼伤程度可达Ⅱ度。多由声波反射，声强过大等引起。治疗中应注意调节水温，术后采取冰敷，一般可以避免。

海扶刀治疗技术特点有：非侵入性，剂量分布均匀，靶区组织一次性完全致死，适形，不受肿瘤大小限制，实时监控，实时判断疗效，总费用低于手术疗法，安全可靠，可提升激活宿主抗肿瘤免疫力，是真正的绿色治疗。海扶刀与放疗相比，具有治疗次数少，不受肿瘤大小限制，可实时监控，实时判断治疗效果，无脱发、白细胞减少，免疫力下降等放疗副作用等优点。海扶刀与化疗相比，具有效果显著，安全，无胃肠道反应等化疗副作用等优点。海扶刀也无需手术暴露和穿刺介入，无创伤，比微波、射频、激光疗法有剂量分布均匀，肿瘤大小不受限制(5cm)等优点。据统计，从1997年12月海扶刀投入临床应用至今，已经治疗4000余例不同类型中、晚期恶性肿瘤及部分良性肿瘤患者，疗效十分突出。其中，功能性检查治疗有效率为97%，肿瘤标记物下降率为94%，穿刺活检结果的有效率为99%，肿瘤体积缩小率(CR+PR)为79%，临床总有效率平均达80%。



五 海扶刀的推广应用



海扶刀临床应用推广需要解决三个问题：生物学焦域；治疗学剂量；临床治疗方案。HIFU治疗肿瘤是这三个方面的总和。肿瘤治疗需要综合治疗，HIFU技术属于局部治疗新方法之一，也需要与手术、放疗、化疗等其他疗法联合使用，以获得更好的疗效。如海扶刀与碘化油TACE联合治疗肝癌，可以提高肝癌患者总体生存率，改善患者生存质量。

2001年5月，由重庆医科大学主办的“首届HIFU技术在医学中应用国际研讨会”在重庆召开。包括中、美、英、法、俄、加、以等十多个国家和地区150余名代表参加了会议，大会共收到论文85篇，较全面地反映了HIFU技术及其在医学中应用研究的最高水平。大会成果之一是成立了“国际治疗超声学会”，学会秘书处就设在重庆。2002年，2003年分别在美国西雅图和法国里昂召开第二、三届国际超声治疗学术会议(ISTU)。国际治疗超声学会(ISTU)将每年召开年会，逐渐发展成为一个治疗超声研究方面的权威组织。除此之外，每年的全国肿瘤学术大会、海扶刀用户临床应用交流会都将对推动海扶技术临床应用起到巨大的作用。超声治疗作为一种新技术正在全世界兴起，成为当今超声医学发展的一大特点。随着超声、工程、医学以及影像技术的进一步发展，治疗超声临床应用的适应症范围正在不断扩大。除了目前的超声治疗恶性实体肿瘤，超声止血，超声治疗前列腺肿大增生，超声治疗宫颈炎，外阴白斑等外，还将应用到超声终止早孕，输卵管结扎，眼科，心脑疾病治疗等，有可能逐步代替其他传统的技术成为病人首选。