超声聚焦刀治疗术
超声聚焦刀是利用高强度聚焦超声（HIFU）良好的组织穿透性、瞬间产生高温、方向性及其聚焦性质来治疗肿瘤一门新技术。HIFU技术主要将高强度的超声汇聚于某一靶区，从而使靶区高强度超声的能量汇聚、靶区温度急剧升高（10～20秒可升高至80℃以上）并产生机械效应、物理效应、空化效应，使靶区组织蛋白质结构破坏、变性，染色体损伤，细胞失去活性，组织凝固性坏死；而对靶区以外的组织不产生损害或轻微热损害。由于坏死组织逐渐被机体溶解、机化、吸收，从而达到类似于外科手术切除的治疗目的，故又称其为超声聚焦刀或HIFU刀。最近几年来，超声聚焦刀在治疗肿瘤中的作用越来越受临床工作者重视，常应用于实质性脏器肿瘤尤其是深部肿瘤病灶的无创治疗，如早晚期肝癌、前列腺癌等的治疗。
（一）高强度聚焦超声发展史
20世纪40年代，Lynn和Fry先后进行了高强度聚焦超声的研究，将其聚焦作用应用于猫、狗等动物的脑部实验与神经选择性损伤实验研究，发现其有能使神经组织快速破坏而周围组织损伤较小的现象，从而为高强度聚焦超声的发展和应用提供了实践应用理论及技术。1961年，Hickey等临床工作者首次报道了用HIFU对5例晚期乳腺癌患者行脑垂体破坏术作为对晚期乳腺癌的辅助治疗。此后有临床工作者将其应用于前列腺增生、肾癌、肝癌等的临床治疗，但只取得初步效果。20世纪80年代，研究者发现高强度聚焦超声具有聚集热效应、对靶区以外组织无影响、同介质内穿透性强、对脂肪组织不加温等特点，而且对高强度聚焦超声靶区的温度监测也是很容易的事。此后，随着计算机飞速发展成熟，20世纪90年代，我国研制出首台高强度相控聚焦超声热疗仪，并进行了相关的动物实验研究，为HIFU技术应用于临床奠定了基础。1996年，我国研制出了具有我国自主知识产权的世界上首台临床实验性高强度聚焦超声肿瘤治疗系统（又称超声聚焦刀），并成功地应用于肝癌的临床治疗，该技术使我国热疗技术领域达到了世界领先水平。之后，北京、重庆等地开始进一步研制开发HIFU治疗肿瘤系统并进行了推广，从而HIFU医疗技术得到了广泛应用，甚至多数中小型医院也配备相关操作医师。在治疗的肿瘤的类别上也在增长，并应用到其他一些非肿瘤疾病的治疗领域。
（二）超声聚焦刀治疗肿瘤的基本原理
我们常说的声波是指振动频率在20～20000 Hz之间，可以被听到。而超声波振动频率在20000 Hz以上，甚至更高，我们是无法听到的。超声具有在同种介质中直线传播、良好的穿透性能等特性，由于其振动频率高，所传播的机械能也较大，从而机械能可向热能转化。超声聚焦刀治疗肿瘤的原理是正是利用了超声波高能量、良好的组织穿透性、同介质中直线传播及聚焦性能等物理特性，再利用特殊装置将电能转换为多束超声波并聚焦于某一感兴趣区域即靶区，使靶区组织温度短时间内升高至65～100℃并出现凝固性坏死。其主要作用机制有高热效应、空化效应、机械效应、破坏肿瘤血供、声化学效应、免疫效应等。
1.高热效应
当超声在传播过程中能量不断地被传播媒介吸收变为热能，导致媒介的温度有所升高，即超声热效应。当超声聚焦于靶点时，可短时间内使靶区温度上升至65～100℃，而肿瘤细胞致死的临界点温度在42.5～43.0℃，正常细胞在45℃，当达到58℃时肝脏细胞即可出现凝固性坏死，如将HIFU聚焦某一点或区域保持一段时间后，可使靶区组织的蛋白变性，产生不可逆的凝固性坏死，从而达到杀伤靶区组织。
2.空化效应
高强度的聚焦超声可使局部肿瘤组织产生高频率的振动，使肿瘤组织内广泛处于瞬间稀松状态，细胞间产生瞬时压力，形成许多小空穴，产生空化效应。空化效应造成大量微小气泡的产生，这些微小气泡在高强度超声下极不稳定而瞬间破裂，这种作用直接导致肿瘤细胞破裂损伤而失去增值、浸润、转移的能力，甚至使肿瘤细胞裂解、死亡。
3.机械效应
超声具有快的振动频率，可使肿瘤细胞甚至大分子物质高速地振动，其直接效应导致蛋白质、DNA、RNA等分子结构破坏，失去生物活性及功能。
4.破坏肿瘤血供
上述作用亦可导致肿瘤血供血管的损伤、破坏并失去作用，继发性地使肿瘤组织血供减少并坏死。
其他效应包括声化学效应、免疫效应等也见有文献报道。声化学效应是指高强度聚焦超声可使水分子解离为H+和OH-而损伤肿瘤细胞。免疫性效应是在高强度聚焦超声治疗后，机体的NK细胞比例明显增高。而在动物研究实验中发现高强度聚焦刀治疗后外周血CD4+细胞数量增多，由于肿瘤免疫主要是细胞免疫起作用，导致机体免疫功能呈正向调节状态。而在HIFU治疗过的肿瘤患者中发现CD4+和CD8+均较治疗前明显升高，说明高强度聚焦超声具有免疫正向调节效应，有利于防止肿瘤的复发和转移。
（三）超声聚焦刀一般设备
目前超声聚焦刀治疗设备分为体外型和体内型。体内型主要用于前列腺增生及前列腺肿瘤的治疗。肝癌的治疗使用体外型超声聚焦治疗系统，主要由组合探头、定位监视仪、治疗床、超声转化设备、媒介系统、计算机治疗计划系统（TPS）等组成。
1.超声探头与治疗探头
超声探头主要用于肿瘤定位及治疗过程中的实时监视，正确引导焦点至靶区。超声治疗探头为超声聚焦刀的关键部分，不同型号的治疗探头有着其不同的聚焦范围及深度，其主要作用为将高强度超声聚焦至靶区，使靶区温度迅速上升从而杀伤肿瘤细胞，以达到治疗效果，回声增强是治疗后肿瘤组织凝固性坏死的特征超声图像表现。
2.超声转化设备
即超声功能源，在工作电源下的高频发生器，输出高频连续的正弦波，经超声探头转变后可发出治疗肿瘤需要的高强度高频率超声。
3.媒介系统
为减少超声发生折射、反射，需要超声耦合剂作为中间媒介连接皮肤与探头，保证超声聚焦的准确性，并对皮肤有一定保护作用。
4.TPS治疗系统
确定肿瘤深度、治疗范围，拟定超声强度、治疗时间、治疗次数、治疗体位等。该系统可根据瘤灶图像和治疗方案来选择扫描方式、控制扫描精度，并通过计算机程序自动处理采集的图像信息进行文字处理。
（四）适应证与禁忌证(https://www.daowen.com)
1.适应证
位置特殊、手术风险较大、肝功能差而不宜手术切除以及术后复发的小肝癌（＜3cm）；全身情况差、不能耐受手术及其他微创治疗措施的患者；晚期肝癌的姑息治疗；某些单发，不愿接受手术治疗的3～10cm肝癌结节的患者。甚至某些巨大肝癌，但肝功能Child分级为A、B级的患者仍可选择此治疗方法。
2.禁忌证
肝内多发性肝癌或全身多处转移；有严重器官功能损害者；全身情况差、恶病质或有严重感染伴中毒症状者；治疗区域有严重皮肤破溃者；肝脏多发囊肿，超声无法聚焦于靶区者；有严重凝血功能障碍或有明确出血倾向患者。
（五）临床治疗应用及疗效
1.术前常规准备
了解患者一般情况，完善CT或MR等相关检查；给予保肝、平衡内环境、纠正凝血功能等治疗；预先使用TPS系统制订超声聚焦刀治疗计划；告知相关风险，取得患者及家属同意；术前禁食禁水，做好皮肤清洁准备，必要时给予镇静、镇痛处理。
2.治疗方法
（1）根据病变位置选择治疗体位，体位要适宜且容易固定，方便操作和观察。
（2）通过超声图像定位，确定癌肿大小、形态、边界，以确定瘤灶与邻近组织的密切程度，调整探头确定聚焦区域的范围。
（3）有序地对每一层面聚焦治疗，破坏各个层面的肿瘤组织，并从实时监测的超声回声变化做出超声治疗量的调整。治疗有效的超声图像特征为治疗后聚焦区域的癌组织回声明显增强遂后逐渐降低，最后呈现不均匀增强的表现，可见到坏死液化暗区或钙化灶图像；且复查治疗区域的肿瘤组织体积逐渐减小，肿瘤中心及边缘无血供表现。
（4）对于位置较深、较高的瘤灶，某些患者需要术前麻醉下行部分肋骨切除后，再行超声聚焦刀治疗。
3.术后处理
（1）术后注意监测生命体征，少数患者会出现体温升高，多为吸收热，对症处理即可，积极护肝治疗、补液并防止其他并发症。
（2）部分患者术后会出现食欲缺乏、腹胀、腹痛等不适，症状一般较轻，多可自行缓解。
（3）少见的还有皮肤烧伤、骨膜刺激反应、胸腔积液等，均应给予相应处理。
4.注意事项
术前保持禁食禁水，减少肠道气体干扰；由于超声聚焦刀使用的超声频率高，能量强度大，术中注意超声强度选择及作用时间，避免引起皮肤烧伤、骨膜反应等症状；术中应仔细，避免有层面遗漏，对肿瘤病灶要有充分聚焦时间、聚焦范围。只有治疗时尽可能地选择较大的超声窗，这样可以保证最大范围的治疗肿瘤。一般在对瘤灶治疗后，再向周围扩展1～2cm。而且超声通过的区域最好没有骨骼存在。一般治疗时输入的电功率为1～2 kW，治疗时间一般为30～60分钟，靶区超声强度控制在700～1500 W/cm2，时间过长或强度过大容易造成相应的并发症。
5.临床治疗应用
由于超声聚焦刀具有无创、不流血、无辐射的治疗措施，国外临床主要应用于体表肿瘤或前列腺肿瘤，对机体深部肿瘤的治疗应用不多。主要限于深部肿瘤治疗时，由于聚焦区域可能落于靶区外而造成更多的损伤和并发症，且易受其他器官组织的干扰，特别对于邻近膈顶的肝肿瘤，极易受含气的肺部组织影响。同时该技术于其他治疗技术结合治疗肿瘤也屡见报道，但缺乏严密的前瞻性随机对照大宗病例研究报道。
6.临床疗效
自超声聚焦刀临床应用于肝癌的治疗以来，各家报道都认为其治疗肝癌是有效可行的。有小样本研究13例肝癌患者接受超声聚焦刀治疗后，肝肾功能、电解质、心电图等在于治疗前比较并没有明显改变。在2009年的一篇前瞻性临床实验研究报道中，对19例肝癌患者行超声聚焦刀治疗，肿瘤直径（7.5±2.1）cm（5～10 cm），12例为单发瘤灶，1例2个瘤灶，3例3个瘤灶；治疗后1、2、3、4和5年生存率分别为100％、83.3％、69.4％、55.6％和55.6％，该篇报道认为对于无法手术或其他方法治疗的肝癌，采用超声聚焦刀是行之有效的方法。在2011年的一篇文献报道中，对73例无法切除的肝癌患者行超声聚焦刀和肝动脉介入化疗药物灌注栓塞疗法，45.2％的患者获得完全切除效果，中位生存期为12个月，1、2、3年生存率分别为49.1％、18.8％、8.4％；该篇文章认为切除率、瘤灶大小是影响预后的重要因素。在多种治疗方法联合治疗肝癌中，谭新劲等人探讨高功率聚焦超声联合经皮穿刺注射无水乙醇治疗原发性肝癌22例疗效及其影响因素，经联合治疗后患者临床症状改善、治疗区域病灶回声增强、血供减少或消失；18例瘤灶体积明显缩小，12例AFP浓度下降；6月、12月和24月生存率分别为90.9％、85.8％和71.5％；有学者认为疗效与肿瘤分型、病灶大小、数量、肝功能等因素有一定关系。另外有多篇文献对超声聚焦刀联合肝动脉介入化疗栓塞、射频消融、放射性核素治疗等措施联合应用于肝癌治疗的研究及效果分析。
（六）发展前景
高强度超声聚焦刀作为治疗肝癌的一门新技术，具有定位准确、治疗超声量可控、无创、无辐射等多种优点。与其他治疗技术比较，其具有更广泛的适应性、实用性强、多学科肿瘤的治疗应用。但由于该技术仍有许多问题和困难需要克服，限制了其临床应用的普遍性。高强度超声聚焦刀治疗多种肿瘤的研究，还需进一步科研及临床治疗实践证实，以及进一步完善其治疗和操作系统。由于近年来微创及无创治疗趋势的发展，超声聚焦刀将具有很好的临床治疗发展前景。
