Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (HIFU) был представлен Линном в 1940-х годах и использовался в экспериментах для разрушения тканей в целевой области нервной системы у животных, с быстрой визуализацией и минимальным повреждением окружающих тканей. Однако ограничения технических средств в то время не позволили продолжить развитие этой технологии. В последнем десятилетии прошлого века, с быстрым развитием компьютерных технологий и технологий визуализации высокой четкости, вновь начался бум исследований HIFU, и первым завершил индустриализацию прибора Китай, и сейчас Китай входит в число мировых лидеров по клиническому применению HIFU. Система HIFU объединяет в себе изображение, позиционирование, управление и фокусировку, которая сначала определяет местонахождение опухолевой ткани с помощью ультразвукового зонда и очерчивает ее контуры во время лечения. —Затем, под автоматическим управлением компьютера, ультразвуковой преобразователь может точно сфокусировать ультразвуковую энергию на глубокой опухолевой ткани (3000 Вт/см2, что эквивалентно 30 000-50 000 раз диагностического ультразвука), создавая мгновенную высокую температуру (≥65℃), тем самым вызывая немедленную коагуляцию и некроз опухолевой ткани. Система HIFU способна следовать фактическому контуру опухолевой ткани и использовать «метод наложения точек на линии, линий на плоскости, а плоскостей на формы тела», и прижигать опухоль точечно под контролем в режиме реального времени. Экспериментальные данные показывают, что для уничтожения любых опухолевых клеток при температуре 65℃~70℃ требуется всего 0,25 секунды, поэтому HIFU смягчил требования к температуре зоны воздействия для тепловой терапии и действительно достиг высокой температуры, высокой эффективности и неинвазивности. I. Механизм 1. Тепловой эффект: Тепловой эффект является основным эффектом HIFU для лечения опухолей. Ультразвук — это вид механической волны с сильной проникающей способностью. После проникновения в организм, из-за трения, вязких потерь, потерь теплопроводности и молекулярных колебаний, часть упорядоченной энергии ультразвуковых колебаний непрерывно преобразуется в неупорядоченную энергию молекулярного теплового движения, которая может создать мгновенную высокую температуру в фокальной точке и инактивировать ткань. Ткань может создавать большое количество микропузырьков, эти микропузырьки при ультразвуковом цикле быстро и интенсивно расширяются и сжимаются, пока не произойдет разрыв коллапса, в результате чего образуется высокая температура и высокое давление, и возникает мощная ударная волна, это и есть эффект кавитации. Поскольку повреждение тканей, вызванное эффектом кавитации, непредсказуемо и неконтролируемо, во время лечения HIFU необходимо точно учесть повреждение от теплового эффекта, чтобы избежать эффекта кавитации, насколько это возможно. Большое количество экспериментальных исследований и клиническая практика показали, что лечение HIFU может использоваться до тех пор, пока температура ткани-мишени превышает летальную температуру, повышение абсолютной температуры без ограничений не только не нужно, но и вредно; 3. II. Оборудование Современные устройства HIFU делятся на трансректальные и in vitro типы 1. Трансректальный тип: используется для лечения заболеваний предстательной железы (рак простаты, BPH). К этой категории относятся Sonablate 500 от Focus Sugery и Ablatherm Integrated Imaging от Edap. Эти приборы дорогие, лечат одно заболевание, используются в основном в развитых странах Европы и США и имеют явную эффективность при раке простаты. 2. тип in vitro: ультразвук фокусируется на опухоли in vivo, и в зависимости от метода контроля и наведения разделяются на типы с ультразвуковым наведением и с магнитным наведением. (1) Тип с ультразвуковым наведением: все коммерческие аппараты производятся в Китае, а ультразвуковой зонд в центре лечебного зонда подобен коллиматору винтовки, отвечающему за локализацию опухоли. (1) Аппараты серии JC компании Chongqing Hefu используют самофокусировку дуговой поверхности в сочетании с методом фокусировки вогнутой линзы, обладают высокой акустической мощностью, очевидным местным эффектом, лечение завершается сразу, мониторинг в реальном времени во время лечения, но сильная боль во время лечения, требующая общей анестезии; (2) Аппараты серии FEP-BY компании Beijing Yuande используют сотни маленьких планарных датчиков, расположенных по дуговой поверхности, импульсное излучение, нет очевидной боли во время лечения, нет анестезии, хорошая безопасность, большие опухоли можно лечить без анестезии. В аппаратах серии HIFUNIT9000 компании Shanghai Aishen используется многогранный двойной фокус, лечебные зонды можно свободно комбинировать, эффективность фокуса высокая, впервые в мире используется сухой лечебный зонд с верхним креплением, пациент во время лечения находится в удобном положении лежа, лечение можно контролировать в режиме реального времени, у пациента нет явной боли, большие опухоли можно лечить поэтапно. Устройство сочетает в себе безопасность, эффективность и возможность мониторинга. Фокусированный ультразвук с ультразвуковым наведением имеет простую структуру и может использовать преимущества динамического наблюдения ультразвука, но его самое большое ограничение заключается в том, что он не может неразрушающе и точно измерить непосредственную температуру целевой области, и поэтому не может количественно определить степень повреждения целевой ткани. (2) Магнитно-резонансное управление (МРТ-HIFU): ExAblate2000 от Insightec, Израиль, объединяет МРТ 1,5Т и ультразвуковой датчик с фазированной решеткой в единый блок, который может отражать температуру целевой области через температурную карту МРТ во время лечения [3]. Аппарат ExAblate 2000 был одобрен в США для лечения фибромиомы матки. Клиническое применение 1. Показания: В настоящее время HIFU широко используется для лечения солидных опухолей в брюшной полости и тазу, таких как рак поджелудочной железы, рак печени, рак почек, забрюшинные опухоли, фибромиома матки, рак яичников, рак простаты, метастатические опухоли в брюшной полости и тазу, рак молочной железы и остеосаркома, среди которых он более широко используется при раке поджелудочной железы, забрюшинных опухолях и фибромиоме матки; 2. Ситуации: (1) прогрессирующие опухоли, которые не могут быть удалены хирургическим путем; (2) опухоли, которые не переносят операцию из-за преклонного возраста пациента, слабости или многочисленных сопутствующих заболеваний; (3) опухоли, которые рецидивировали или метастазировали после операции и не подходят для повторной операции; (4) пациенты, которые решительно отказываются от операции. 3. Противопоказания: Из-за физических характеристик и принципа фокусировки ультразвука, опухоли в следующих органах или областях не должны лечиться HIFU: опухоли в газосодержащих полостях, такие как рак легких и рак кишечника; опухоли в центральной нервной системе; опухоли менее 1 см от эпидермиса или те, которые проникли в эпидермис; кроме того, если бортовое УЗИ не может четко показать опухоль, или если есть кость или газосодержащая ткань в канале падения ультразвукового луча, лечение HIFU также не подходит. Гепатоцеллюлярная карцинома: Большая часть печени закрыта грудной клеткой, и только часть левой доли печени остается незакрытой. Поскольку ультразвук с трудом проходит через костную ткань, при использовании HIFU для лечения рака правой доли печени, небольшого количества ультразвука, проходящего через грудную клетку, недостаточно для создания сфокусированного согревающего эффекта, и грудная клетка будет испытывать сильную боль из-за воздействия ультразвука высокой энергии. Некоторые врачи прибегают к удалению части ребра для увеличения акустического окна, хотя сама процедура не очень инвазивна, пациентам все равно трудно ее принять. Некоторые ученые сообщают, что ТАСЭ с последующим HIFU-лечением гепатоцеллюлярной карциномы приводит к более высокой выживаемости, чем только ТАСЭ, поскольку кровеносные сосуды опухоли сначала закрываются, что снижает ее теплоотдающую функцию. Принято считать, что существует множество других малоинвазивных методов абляции гепатоцеллюлярной карциномы, все они обладают очевидной эффективностью, и HIFU не имеет собственных преимуществ по сравнению с ними. HIFU можно использовать для лечения опухолей поджелудочной железы, при этом можно не только четко визуализировать изображение опухоли, но и защитить важные кровеносные сосуды, окружающие опухоль, от повреждения благодаря функции теплоотдачи кровотока, а большинство раковых опухолей поджелудочной железы лишены кровоснабжения, что способствует накоплению тепла. Ультразвуковой луч может термически уплотнять заднее брюшное сплетение во время лечения опухоли поджелудочной железы, что оказывает значительный обезболивающий эффект. В Центре фокусированного ультразвукового ножа Восточно-китайской больницы Фуданьского университета за 2 года с 2005 по 2007 год с помощью HIFU было проведено лечение более 1300 случаев рака поджелудочной железы, все из которых были неоперабельными опухолями или послеоперационными рецидивами in situ, при этом уровень обезболивания составил 75%, а средняя выживаемость — 6,6 месяцев. При лечении опухолей задней брюшины HIFU в полной мере использует преимущества сильного проникновения ультразвука и точной фокусировки, что действительно эффективно, безопасно и повторяемо. Механизм лечения HIFU заключается в функциональной инактивации опухолевых клеток. Поскольку высокая температура закрывает питательные сосуды вокруг опухоли, поглощение коагуляции и некроза опухоли является длительным процессом, поэтому обычный метод оценки эффективности по объему и длине опухоли не подходит для лечения HIFU. 1. Оценка визуализации: принято считать, что о местной эффективности HIFU следует судить в основном по оценке визуализации, главным образом для определения наличия коагуляционного некроза в тканях целевой зоны лечения и степени некроза. Ультразвук, цветная допплерография, ультразвук, КТ, МРТ и даже ПЭТ-КТ могут отразить кровоснабжение целевой области и определить, была ли опухоль инактивирована. Выживание. В большом количестве практик лечения HIFU было обнаружено, что многие прогрессирующие опухоли без значительных местных визуальных изменений после лечения HIFU достигли хороших клинических результатов, и опухоли перестали расти в течение значительного периода времени или росли очень медленно; напротив, во многих случаях со значительными визуальными изменениями после лечения HIFU появились метастазы в других местах. Учитывая, что опухоли, особенно прогрессирующие, в настоящее время не считаются локализованным или статичным заболеванием, излечение не может быть достигнуто с помощью доступных методов лечения. Поэтому контроль прогрессирования заболевания, уменьшение травм и осложнений, вызванных лечением, и улучшение качества выживания пациента с опухолью являются более практичными стратегиями лечения рака. При лечении HIFU опухолей средней и поздней стадий, использование изменений визуализации в целевой области в качестве единственного критерия для оценки местной эффективности HIFU, за счет увеличения риска лечения, заслуживает переосмысления. V. Перспективы Как экологически чистый метод лечения опухолей в 21 веке, HIFU привлекает большое внимание во всем мире, и были сделаны захватывающие прорывы в его фундаментальных исследованиях и клиническом применении. Текущие недостатки HIFU с ультразвуковым наведением, который не может измерять температуру в реальном времени, будут компенсированы новым поколением HIFU с МРТ-наведением, который может измерять температуру, а разработка некоторых небольших терапевтических зондов для конкретных органов (например, для лечения щитовидной железы, подмышечных лимфатических узлов, внутриполостного лечения гинекологических заболеваний и специальных датчиков для интраоперационного применения) значительно расширит показания для лечения HIFU. Совершенствование технологии HIFU в конечном итоге приведет к настоящей технологической революции в области местного лечения опухолей.