高强度聚焦超声治疗肝恶性肿瘤的研究进展△

刘涵荫 李雁

上海中医药大学附属上海市中医医院肿瘤科，上海200071

肝癌作为消化系统常见恶性肿瘤，居全世界恶性肿瘤发病率第三位。据统计，全球每年原发性肝癌新发病例数约为62.6万，其中约55%发生在中国[1]。手术切除及肝脏移植被认为是可能治愈原发性肝癌的治疗手段，但肝癌的发病十分隐匿，仅15%的患者可获得手术治疗机会，同时复发转移率很高，诊治形势严峻。高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound，HIFU）作为无创、副作用小的新兴超声治疗手段，目前被广泛用于包括肝癌在内的实体肿瘤姑息治疗。本文现就HIFU治疗中晚期肝脏恶性肿瘤作一综述。

1 HIFU的治疗原理

HIFU可依靠超声发生器分散发射高能超声波，在媒质中传播时有良好的组织穿透性，通过组织质点的剧烈振动、摩擦黏滞将一部分有序的声波振动机械能转化为无序的分子热运动能量。

1.1 HIFU对肿瘤组织的直接损伤

HIFU通过聚焦于局部肿瘤组织产生的瞬间高温效应、空化效应和机械效应来破坏肿瘤组织，属于局部热疗范畴[2]。

相关研究表明，热疗对肿瘤组织的作用有别于药物，而后者仅能阻断肿瘤细胞活动中的某个过程。热疗可以改变细胞新陈代谢的环境，使机体产生一系列的应激反应。HIFU能在几秒钟内将靶组织的温度迅速升高至65℃以上。外界热刺激使肿瘤细胞发生蛋白质变性、细胞骨架形态损伤、细胞质外溢，并最终导致细胞器功能的破坏[3]，引起不可逆的凝固性坏死和肿瘤细胞死亡。

HIFU所致的机械力可对靶细胞产生挤压、膨胀交替的压力，使肿瘤细胞发生膨胀破裂。同时，HIFU具有空化效应，使组织结构在振动作用下产生电离和自由基，进而破坏细胞膜和生物大分子物质[4]。

1.2 HIFU对肿瘤组织的间接损伤

HIFU是热疗治疗手段，能影响局部肿瘤组织的微循环，导致机体产生免疫应答，诱发肿瘤细胞凋亡，并通过破坏局部血供来阻断肿瘤组织的营养供给。

1.2..11增强全身免疫 许多研究者认为HIFU存在诱发全身免疫应答的作用，主要包括NK细胞、T淋巴细胞和巨噬细胞免疫效应的增强及热休克蛋白的表达。吴双杰等[5]对65例晚期胰腺癌患者进行HIFU治疗时发现，患者外周血T细胞及CD4+/CD8+比例均高于治疗前（p＜0.05），说明HIFU能有效提高机体的抗肿瘤免疫功能，可转变荷瘤机体的免疫抑制状态。Rosberger等[6]用HIFU治疗脉络膜黑色素瘤患者，发现2例患者在治疗后复查的CD4+/CD8+比例转为正常。

1.2..22异位效应 相关动物实验证实HIFU具有异位效应：即在治疗肿瘤原发病灶的同时，肿瘤转移灶可随之消失；或热疗治疗转移灶后，原发灶也消失。异位效应的产生可能与如下因素相关。①实体肿瘤中心的乏氧细胞多，其热敏感性高于正常组织细胞。高温治疗可破坏肿瘤细胞膜蛋白，同时灭活肿瘤细胞的染色体组蛋白，从而抑制恶性肿瘤细胞的合成。②高温治疗促进白细胞介素-2和肿瘤坏死因子的生成，使肿瘤局部淋巴细胞浸润增加[7]。③高温治疗可提高野生型p53基因的表达。恶性实体肿瘤属细胞增殖、分化异常的疾病，也是细胞凋亡异常性疾病，细胞凋亡异常与肿瘤的侵袭、浸润、转移等各环节均密切相关，促进肿瘤细胞凋亡，是阻断肿瘤发生发展的重要途径[8]。Liu等[9]发现，低功率短时间的聚焦超声刀治疗能够延缓局部肿瘤细胞的增殖，有效促进肿瘤细胞凋亡。④瞬态高温加热条件下应激产生的热休克蛋白，可通过呈递特异性抗原给T淋巴细胞参与免疫调控，激活机体的抗肿瘤免疫系统[10]。热休克蛋白在细胞凋亡信号传导途径的调节机制中也发挥重要作用。相关研究发现，热休克蛋白能够在FAS死亡受体途径、JNK/SAPK途径、Caspase途径等多个水平发挥调节作用[11]。⑤高温条件可抑制RNA、DNA和蛋白质的合成，主要是高温对DNA复制、染色体分离和DNA修复中相关蛋白质的抑制[12]。⑥在肿瘤组织中，癌细胞占50%，其余为血管和组织间隙。HIFU可破坏病灶内新生微血管内皮细胞层结构，引起血流停滞，从而阻断肿瘤的营养供给，导致肿瘤组织内部发生继发性缺血坏死[13]。

2 HIFU被用于治疗原发性肝癌

2.1 HIFU单独治疗

临床研究提示，对位于肋缘下或肝脏左叶的肿瘤，由于无肋骨及肺下界遮挡，超声通道良好。迄今为止，国内外已有多项HIFU治疗肝癌的动物实验及临床研究报道，结果均提示HIFU安全有效，并能改善患者的生活质量。李传行等[14]应用HIFU治疗44例肝癌患者。结果显示，患者的临床缓解率为87.5%（28/32例），其中3例患者的少量腹水自行消失。吴阳等[15]应用HIFU治疗118例失去手术机会或不愿接受手术治疗的肝脏肿瘤患者。结果显示，HIFU治疗后患者均未出现严重并发症，提示HIFU安全可行；患者的临床缓解率为54.5%（42/77例），59.4%（41/69例）的患者血清甲胎蛋白水平下降，术后影像学检查提示治疗区出现不同程度的组织坏死和血供减少。

2.2 HIFU联合其他方法的治疗

对于失去手术机会的中晚期肝癌患者，联合多种治疗手段可减毒增效、提高其总体治疗获益。HIFU具有可重复性、适形性等特点，适合与经导管肝动脉化疗栓塞术（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）、放化疗、中医药等手段联合。

22..2.1HI FU联合TACETACE 美国国家癌症综合网络（NCCN）癌症治疗指南将TACE介入治疗列为不能手术或术后复发肝癌的首选治疗手段。TACE通过导管选择性插入肝动脉施以局部靶向药物灌注，可直接阻断肿瘤组织的血供，缓慢释放的药物使肿瘤发生缺血性坏死并诱导肿瘤细胞凋亡。TACE可与HIFU优势互补。考虑到肝癌组织的血供丰富，目前主张先行TACE后行HIFU。TACE栓塞血管切断肿瘤血供、降低热量丢失，且碘油沉淀有改变声学环境的作用和定位作用；而HIFU的热效应增加了肝癌组织对化疗药物的摄取，降低肿瘤细胞的耐药性[16]，且HIFU本身被认为是一种可靠的化疗增敏剂[17]。当肿瘤组织局部温度高于41.5℃时，肿瘤细胞DNA、RNA和蛋白质合成均受抑制，肿瘤细胞生物膜的状态也受影响[18]。

金成兵等[19]使用TACE联合HIFU治疗24例晚期肝癌患者。结果显示，中位生存期为11.3个月；TACE联合HIFU组患者的半年、1年生存率分别为80.4%和42.9%，TACE单独治疗组患者的则分别为13.2%和0，提示TACE联合HIFU组患者的生存期明显优于TACE单独治疗组。李鹏等[20]将47例中晚期肝癌患者随机分为两组。试验组25例患者接受TACE联合HIFU治疗，对照组22例患者仅接受TACE治疗，比较两组患者治疗前后的临床症状、体征、CT/MRI变化及免疫功能水平。结果显示，试验组和对照组患者治疗后临床症状缓解率分别为84.0%和63.6%（p＜0.05），试验组患者治疗后CD3+、CD4+细胞百分数及CD4+/CD8+比值均较对照组患者显著升高（p＜0.05）。肝癌具有肝动脉和门静脉双重血供，崔林等[21]将68例不能手术的原发性肝癌患者随机分为两组。观察组患者先予TACE联合经皮穿刺静脉化疗栓塞（portal vein embolization，PVE）治疗2～3个周期，然后再予HIFU治疗；对照组患者予TACE联合HIFU治疗。结果显示，观察组和对照组患者的总有效率分别为71.9%和44.4%（p＜0.05），治疗后两组甲胎蛋白转阴或滴度下降超过一半者分别为66.7%和37%（p＜0.05）；观察组患者6个月、12个月、18个月和24个月的生存率分别为76%、60%、40%和20%，对照组患者则分别为50%、33.3%、16.7%和2.8%。HIFU治疗组患者的主要不良反应为局部疼痛，未出现内脏损伤和破裂出血等严重不良反应。该研究还发现，TACE联合PVE治疗可降低肿瘤负荷，增大肿瘤区声阻抗差，提高声吸收。

袁选举等[22]采用HIFU联合鸦胆子油乳、TACE治疗35例肝癌患者，旨在观察治疗前及治疗一个月后患者的临床症状。结果显示，患者的腹痛、腹胀均有不同程度的改善；其中21例甲胎蛋白阳性患者中有8例患者经治疗后甲胎蛋白水平明显下降；3～6个月后，肝脏CT/MRI评估肿瘤病变与正常肝组织面积比的随诊结果显示治疗后的比值为（23.7±4.1）%，小于治疗前的（46.5±5.8）%，差异具有非常显著的统计学意义（p＜0.01）。

2.2..2 2 HI FU联合放疗 近年来，三维适形放疗（three dimensional conformal radiotherapy，3DCRT）等精确放疗技术在肝癌中的应用颇广。3DCRT可损伤肿瘤血管内皮细胞进而导致血管闭塞，帮助HIFU在靶区域内实现热沉积以杀灭肿瘤组织；同时，HIFU也明显降低3D-CRT治疗中放射性肝炎的发生率。HIFU的高温热疗效应具有非选择性灭活组织的特点，既作用于耐受放疗的肿瘤组织，也作用于肿瘤中央的乏血乏氧区域。王继营等[23]入组41例晚期肝癌患者，给予HIFU联合3D-CRT治疗，其中3D-CRT的中位剂量为52 Gy，治疗4～5周，HIFU平均治疗6次。结果显示，总有效率为70.73%（完全缓解及部分缓解病例），患者的1年和2年生存率分别为75.6%（31/41例）和53.6.2/41例），中位至疾病进展时间为14.6个月；治疗后，患者的疼痛症状及KPS评分情况均有改善。金成兵等[24]入组16例肝癌病灶放疗后行HIFU治疗的患者，旨在探讨MRI评估HIFU治疗放疗后肝癌的早期疗效的可行性。结果显示，与HIFU治疗前相比，HIFU治疗2周后有57.9%的病灶存在T2WI信号减弱，63.2%的病灶存在T1WI信号增强，84.2%的病灶表现为肿瘤血液灌注现象消失。

2.2..3 3 HI FU联合微泡造影剂 肝癌丰富的血流可降低靶组织区内的热沉积，同时，肋骨遮挡、呼吸起伏等因素导致靶点定位可能存在偏差。生物学焦域的存在限制了声波强度的增强。Ferrara等[25]发现，利用微泡作为显影剂，可加速升温速度、提高超声波在靶组织区域的聚集程度。同时，超声激励微泡“空化效应”可介导基因转染、栓塞肿瘤血管、增加细胞膜通透性、阻碍肿瘤生长转移[26]。Gao等[27]发现，微泡增强的高压振幅聚焦超声可引起肝脏微血管破裂等急性微血管损伤。沙卫红等[28]使用全氟显（白蛋白包裹的含全氟丙烷的气体微泡）对兔VX2肝癌进行HIFU治疗，发现靶区域癌细胞胞质空化泡增大且增多。研究者认为，全氟显对HIFU的这种增效机制可能与微泡破裂致空化作用的增强有关。

2.2..4 4 HI FU联合PEI PEI经皮肝穿刺瘤内注射无水乙醇（percutaneous ethanol injection，PEI）使肿瘤细胞及血管内皮细胞脱水、蛋白凝固，使肿瘤组织发生缺血、纤维化及坏死。但当瘤体较大或结节数量较多时，由于肝肿瘤不均质、纤维分隔阻断了无水乙醇的弥散、肝癌血供丰富等原因，无水乙醇易被血流稀释而降低疗效。HIFU可以破坏间隔和血管，有利于无水乙醇的弥散，延缓无水乙醇在瘤体内的停留时间，避免大剂量注射无水乙醇所致的肝实质损伤。李佩希等[29]采用PEI治疗83例HIFU治疗后有肝癌残留灶的患者，发现79例患者的临床症状明显改善；彩色多普勒超声血流显像随访发现所有患者治疗区病灶的回声增强，血供减少或消失，77例患者的病灶体积缩小。

2.2..5 5 HI FU联合中医药 中医学将原发性肝癌的发生归因为肝气不舒、饮食内伤、感受湿热毒邪导致肝脾失和，气血痰毒瘀于胸胁积聚成块，属“积聚”、“黄疸”、“胁痛”、“鼓胀”等范畴。张玉田等[30]利用中药辨证施治配合HIFU治疗中晚期原发性肝癌119例，其中中药汤剂主要成分包括益气固表、托毒生肌的黄芪和清热燥湿的苦参。结果显示，患者的临床症状及肝功能等均得到明显改善，临床获益率为62.92%，表明中药辨证施治配合HIFU安全有效。

目前广泛应用于临床的中药提取注射剂，例如华蟾素、复方苦参、艾迪注射液（组成包括斑蝥、人参、黄芪、刺五加），具有益气活血、解毒软坚、扶正培本的功效。马春曦等[31]认为，中晚期肝癌绝大部分属于气阴两虚、疫毒蕴结；HIFU联合中药艾迪注射液治疗原发性肝癌后，患者的肝区疼痛、黄疸等症状明显改善，T细胞亚群水平显著提高（p＜0.01）；说明HIFU联合艾迪注射液不仅能有效消灭肿瘤细胞，且在增强机体细胞免疫方面有协同作用。

3 HIFU被用于治疗门静脉癌栓

门静脉癌栓（portal veintumor thrombus，PVTT）是肝癌细胞入侵门静脉形成的栓子，由于门静脉微环境利于肝癌细胞的生长，晚期肝癌患者PVTT发生率高达90%[32]。PVTT临床上被分为孤立型、弥漫型和混合型，HIFU通过超声监控根据癌栓的类型以手动点射法治疗PVTT[33]。于龙等[34]对50例原发性肝癌合并PVTT患者行HIFU治疗，发现癌栓均有不同程度地缩小，原本阻塞的门静脉有血流充盈。

4 小结和展望

总体来说，HIFU作为局部减瘤的姑息治疗手段，主要适用于肿瘤无法手术切除的实体肿瘤患者，既能缓解疼痛，又可联合其他治疗一同起到减毒增效的作用，有助于提高患者的生活质量，具有广阔的应用前景。有关HIFU在肝恶性肿瘤综合治疗领域的文献报道提示，HIFU技术的疗效确切，但其在临床中的应用尚处起步阶段，其疗效亟须相关的多中心、大样本、随机对照临床研究进一步验证，并需建立完善的疗效评价和安全监测体系。此外，HIFU在临床使用中还存在许多难题，例如超声剂量、定位高清成像、靶区域温度测定等技术仍有待突破。

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