第一节
超声热疗

恶性肿瘤是对人类健康乃至生命构成最严重威胁的顽症之一。当代治癌的手段多种多样，临床上习惯沿用手术、放疗以及化疗三种传统疗法。用物理因子治疗癌症历史悠久，其中最先被采用的即是热疗。例如，烧灼烙铁于体外升温以治癌，可以追溯到公元前6世纪。近代19世纪，德国医生观察到1例感染丹毒的肉瘤患者在高热后肉瘤居然消失。1893年，美国医生人为地使患者感染丹毒以治疗晚期癌症。20世纪初期，人们已发现体内高温对恶性肿瘤有选择性的破坏作用。

到20世纪60年代，已经有多种升温方法得到使用和验证，目前可供选择的物理升温因子有声、光、电、磁等多种，归纳起来主要分为全身升温和局部升温两大类。全身升温的方法有：表面加热、体内加热以及技术复杂的热血体外循环加热法等。局部升温的方法有：超声升温、红外升温以及常见的射频升温等。相比其他热疗技术，超声提供了一种安全且无创的治疗方式。在超声治疗技术的早期发展过程中，受制于换能器输出效率的限制无法实现超声消融治疗，超声热疗技术获得较大的发展。

（一）超声热疗治癌的机制

（1）癌变组织由于解剖组织学上的缺陷，其供血不足、缺氧、偏酸、不耐热。癌瘤内血流量仅为周围正常组织的2%～15%，这种在血液循环方面的显著差别，为超声升温和其他物理方法升温治癌提供了有利条件。

（2）当超声能量被组织吸收转变成热能而使组织温度升高时，正常组织可通过有效的血液循环散热。而癌组织血液循环差，升温后难以及时散热，以致癌内温度升高可超过健康组织5～9℃，有时甚至高达10～11℃，且维持较长时间。故利用超声对癌的选择性加热作用，可以达到杀灭癌细胞而不损伤正常组织的目的。

（3）超声升温，改变癌细胞的环境，增加酸度。一方面加强溶酶体酶的活性；另一方面在pH降低的情况下，溶酶体活性也大为增强，从而加速溶酶体以细胞质为目标对恶性肿瘤细胞造成破坏，同时细胞核、染色质以及细胞膜脂质部分也受到损害。

（4）还有一种看法，认为可能是由于细胞核的超声波吸收系数为整个细胞和组织的近2倍，因而细胞核中局部温度更容易升高。

（5）对BEL-7402肝癌细胞的研究表明，加热首先会使以类脂双分子层为支架的细胞膜结构发生改变，由液晶态转向无序态，遂使其功能发生破坏，最后导致癌细胞解体死亡。

（二）超声热疗设备及治疗原理

当温热疗法用于治癌时，必须对肿瘤加热升温至43±1℃，且加热时间一般在30min左右。同时其周围的正常组织的温度则应低于这个温度。当肿瘤位置处于人体内较深处时，为使瘤体温度上升到43℃，如不采取其他相应措施，超声波经过人体的表层组织时也会引起温升，而当温度超过人体组织耐温极限时，就会引起灼痛感。且当温度长时间超过45℃时，人体正常组织的蛋白质就会发生变性，这是绝对不允许的。为此，通常采用超声波束聚焦技术，这种技术一方面在声焦域（acoustic focal region，AFR）处可获高声强，升温快，另一方面由于超声波束分散不会使表浅组织升温过高，以保安全。

英国阿伯丁大学、美国斯坦福大学都研制推出过单元或多元阵式的超声聚焦加热系统，我国上海交通大学也于1985年推出七阵元的超声聚焦加热系统。肿瘤被加热温升通过探针式热敏电阻感温元件监测。温度变化1℃可使热敏电阻的阻值变化数百欧姆，只要组成电桥的电阻适宜，相应的输出电压足可与基准电压比较，从而使控温电路及测温电路简化。

超声热疗的另一个典型仪器是Sonotherm-1000，这是一个由4个或16个超声阵列换能器构成的商用系统。该系统于1989年获得美国FDA批准。它是第一个也是唯一一个获得美国FDA批准的超声热疗设备，至今仍在临床使用。

肿瘤加热温度控制在43±1℃范围内，即温控的上下限分别为44℃与42℃，将对肿瘤的实测温度予以显示并与设定温度的上下限进行比较，比较的结果反馈给发射机以控制其工作状态，进而控制声功率的发射。这样，其温度控制精度在0.5℃之内。这就是微创条件下的一种测温技术。

超声热疗往往与其他治癌疗法协同进行，以降低治疗的副作用，增强治疗效果，如超声热疗与X射线协同进行。超声使局部升温，可增强电离辐射杀灭癌细胞的能力。有关研究工作表明，无论是低强度还是高强度超声作用于癌，均引起癌周围组织供血的改善和肿瘤组织内氧原子的释放，伴随着氧浓度的增加，X射线的治疗效果得到提高，治疗所需的放射剂量明显降低。

又如超声热疗与化疗协同进行。超声对癌体的作用，一方面使癌体升温，另一方面超声振动又可将抗癌制剂透入瘤体内，从而减少用药剂量，提高治疗效率。实验研究表明，高强度（>3W/cm ² ）和中、低强度（<2W/cm ² ）的连续式超声均不适用。前者可使含有药物的耦合剂溶解并可能引起不良反应；后者投入药物的能量不足，不能使瘤内药物达到有效浓度。适宜的做法是使用强度为2W/cm ² 的脉冲式超声。实践证明，采用0.8MHz、2W/cm ² 的脉冲超声作用15min，可将抗癌药物透入瘤内，抑制表浅的局部癌灶。

（三）临床治疗

国外研究报道，单用超声治疗头颈部肿瘤，尤其适用于头颈部的鳞状细胞癌，超声升温可使其缩小约70%，并使体表别处50%的肿瘤消退。该研究组已用超声治疗30例肿瘤患者，采用1～3MHz连续式超声，将直径4cm的换能器置于肿瘤中心部位，针型热电偶插入瘤体内，记录瘤体内升高的温度。第一组患者，肿瘤升温至43℃；第二组患者，肿瘤升温至44～45℃；持续30min，每周2～3次，2周为一个疗程。结果表明，超声升温比单一放疗或单一化疗效果要好。治疗反应绝大部分属于局部性的，表皮灼伤较轻微。

国外另有学者应用超声治疗31例表浅性癌，所治疗的病例在以往均经临床治疗无效。采用1.7MHz与2.5MHz超声治疗1h，使癌内升温至43～50℃，一般连续治疗3d，间隔一周后再重复治疗，其中27例至少治疗6个疗程。结果可见，3例患者癌退化超过50%，5例患者病灶完全消退，通常经治疗2周即有明显反应。10例黑色素瘤患者中有50%，7例肉瘤患者中有57%，3例头颈部鳞癌与3例乳癌患者有100%均出现癌瓦解，但5例混杂细胞瘤患者则未出现反应。头颈部的全部抗癌作用均发生在43℃，而乳癌的全部抗癌作用发生在47～50℃之间，黑色素瘤患者则对43～50℃均有反应，6例患者在超声治疗中出现局部疼痛，另有4例患者发生水疱，其余均无不良反应。报道认为，超声局部升温治癌，温度不超过50℃，是治疗皮肤癌安全而有效的方法。

文献报道证明，超声波和X射线结合治疗能使人体皮肤肿瘤较快地消散，肿瘤消散比单用X射线治疗时快两倍。例如，有人用1.5W/cm ² 超声波，作用5min，射线辐照总量仅为35～40Gy；对照组单用X射线辐照，其总量则需80～85Gy，结果超声同半量X射线的抗癌作用比全量X射线的抗癌作用效果更明显，表现为动物生存期延长，体重下降较少，癌被完全瓦解情况增加，且癌转移情况减少。

超声热疗目前已应用于软组织肿瘤、硬纤维瘤、前列腺癌的临床治疗。但相比于超声消融，超声热疗由于所使用的温度相对较低，单纯进行治疗时的疗效相对较弱，因此大多与其他治疗方式协同进行以起到增效的作用。

（李发琪、李成海） rYD9/DhzahgVE6nbLM6z4Hsf4YkbK7kxgSD1DfrlHMJFHmHrBlFgPXguQRUbeoGV