高强度聚焦超声治疗原发性肝癌的初步临床研究

中华超声影像学杂志 1999年第4期第8卷 临床研究

作者：伍烽　陈文直　白晋　刘长安　罗亿治　邹建中　徐昆　朱辉　王芷龙　王智彪

单位：伍烽、陈文直、白晋、刘长安、邹建中、徐昆、朱辉、王芷龙、王智彪　400010　重庆医科大学附属第二医院肿瘤治疗中心；罗亿治　重庆医科大学附属第一医院肝胆外科

关键词：超声疗法；高强度聚焦超声；癌；肝细胞

　　【摘要】　目的　探讨HIFU治疗原发性肝癌(HCC)患者的有效性和临床可行性。方法　13例HCC患者分别接受HIFU完全覆盖(3例)和部分覆盖(10例)治疗。3例治疗后行病灶切除，10例治疗后随访。通过主要脏器功能测定、组织病理学、彩色多普勒超声、病灶体积变化、血清AFP水平等指标观察HIFU的治疗效果。结果　治疗后HCC患者临床症状减轻、血清AFP水平下降、病灶缩小、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。组织病理学检查发现HIFU治疗区内肿瘤组织出现凝固性坏死。结论　HIFU治疗HCC是有效和可行的，该技术的应用将为临床非侵入性治疗肝脏肿瘤提供一个可考虑的新的局部治疗手段。

Effect of high-intensity focused ultrasound on the patients with hepatocellular carcinoma:preliminary report

WU Feng,CHEN Wengzhi,BAI Jing,et al.Clinical Center for Tumor Therapy,the 2nd Affiliated Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 400010

　　【Abstract】　Objective To evaluate the efficacy and clinical feasibility of high-intensity focused ultrasound in the treatment of hepatocellular carcinoma.Methods Of 13 patients with hepatocellular carcinoma,3 cases had their tumor tissue completely destroyed with HIFU,10 cases had their tumor tissues partly sonicated.Surgical resection was performed in 3 patients after HIFU treatment,and follow-up survey was conducted on the remaining 10 patients.Evaluation of efficacy was made on the basis of main organs functional tests,histopathological changes,variations in color Doppler sonography,tumor size,and serum AFP.Results Symptom alleviation,serum AFP decrease,tumor shrinkage,and reduction of boold supply for tumor were observed in the patients after HIFU sonication.No local complication was seen,and heart and kidney functions remained normal.But temporary increase in liver enzymes was examined.Pathological finding indicated coagulative necrosis in the target region of tumor.Conclusions The use of HIFU in the treatment of hepatocellular carcinoma is effective and feasible.This new technique will offer a considerable noninvasive therapy for local treatment of hepatic tumor.

　　【Key words】　Ultrasonic therapy High intensity focused ultrasound Carcinoma,hepatocellular

　　手术是原发性肝癌(HCC)的首选治疗方法。然而，仅有10%～20%的HCC患者可以接受以手术为主的综合治疗。高强度聚焦超声(HIFU)是一种非侵入性治疗实体肿瘤的新技术。它主要利用超声波的可聚焦性和软组织穿透性等物理特点，将体外低能量超声聚集在体内肿瘤病灶处，通过焦点区高能量超声产生的瞬态高温、空化和机械效应杀死肿瘤细胞。本研究采用重庆医科大学医学超声工程研究所提供的“海扶”聚焦超声肿瘤治疗系统进行HIFU治疗HCC的临床研究，拟探讨该技术治疗人体HCC的有效性和临床可行性。

　　资料和方法

　　一、临床资料

　　1.一般资料： 经病理组织学证实或血清AFP明显升高，可予确诊的HCC患者13例，均自愿接受HIFU治疗。其中男性11例，女性2例，年龄24～67岁，平均49例。病灶为块状型，1例病灶直径4 cm，其余患者病灶直径为7～15 cm。多数患者有肝内多发病灶，部分伴门静脉癌栓。TNM分期： Ⅲ期1例，ⅣA期12例。

　　2.治疗范围与分组： 根据治疗区范围将HCC患者分为两组： ①完全覆盖治疗组3例，HIFU治疗区范围包括整个肿瘤病灶和距肿瘤边缘2 cm以内的正常组织。1例治疗后手术切除病灶，2例未行手术；②部分覆盖治疗组10例，HIFU治疗区范围仅覆盖肿瘤病灶的一部分。2例HIFU治疗后手术切除病灶，8例为常规治疗失败的晚期HCC患者，接受HIFU治疗后未行手术。

　　二、聚焦超声肿瘤治疗系统

　　由重庆医科大学医学超声工程研究所提供。该系统由组合治疗头、定位监视装置、超声功率源、治疗运动控制装置、治疗床及脱气水装置等组成，各部分均由计算机系统控制。该系统外形见图1。它具有自动完成肿瘤病灶的定位、治疗范围的确定、治疗靶区的三维立体扫描治疗、实时监控和分析治疗效果及治疗剂量的反馈控制等功能，同时可以监测治疗靶区的表面皮肤有无损伤。

1　高强度聚焦超声肿瘤治疗系统

　　三、HIFU治疗过程及参数

　　1.治疗前准备： 患者经临床体格检查及影像学检查确定病灶位置、大小、形态和与邻近器官、血管、胆管的关系。根据上述资料确定治疗方案。

　　2.治疗方式： 患者体位固定后，启动B超定位监视系统，再次确定病灶部位、大小、形态和与邻近组织的关系。随着B超探头的定向移动，将病灶分为多个不同的连续切面。根据治疗前拟定的治疗方案再次确定治疗区范围、治疗切面数量、每个切面的靶区面积。然后，治疗探头作X、Y、Z轴方向的运动，由深到浅治疗各个切面内靶组织，直至覆盖预定靶区。

　　3.治疗次数： 13例患者共接受了28次HIFU治疗。最少者1次，最多者4次。

　　4.治疗参数： ①频率0.8 MHz和1.6 MHz；②焦斑平均直径1.1 mm(1.6 MHz)和1.3 mm(0.8 MHz)；③焦域长度9.8 mm(1.6 MHz)和10.7 mm(0.8 MHz)；④焦距97.0 mm(1.6 MHz)和117.0 mm(0.8 MHz)；⑤焦区声强1.6 MHz为13153W/cm²；⑥治疗时间452～13519秒。

　　四、临床效果评价

　　1.临床各种有关指标： ①应激反应，测定血浆皮质醇水平；②主要器官的毒性反应，肝、肾功能、心电图和血电解质水平；③病灶出血或破裂；④黄疸或胆汁漏溢；⑤受试者对HIFU治疗剂量的耐受情况。

　　2.临床有效性评价方法： ①HIFU治疗后手术病例评价方法，HIFU治疗后行肿瘤病灶切除手术，切除的标本(含肿瘤病灶)通过大体标本检查，多点取材连续组织和超微病理检查。评价方法主要有被破坏肿瘤病灶的范围和程度，HIFU计划治疗范围和实际受损范围的关系，HIFU破坏HCC的组织学特征，HIFU治疗剂量与效应的关系。②HIFU治疗后未手术病例评价方法，临床密切观察肿瘤病灶的转归。评价方法有临床症状的变化，HIFU治疗前后影像学变化，病灶体积的变化，血清肿瘤标记物的变化。

　　五、统计学方法

　　本研究为HCC患者治疗前后自身对照研究，根据治疗前后组织学、影像学、病灶体积变化等指标来观察治疗效果。计量资料用t检验，计数资料用卡方检验。

　　结　果

　　一、临床有关指标改变

　　1.全身应激反应： 与治疗前比较，治疗后血浆皮质醇轻度升高，差异无统计学意义。

　　2.肝功能变化： 8例HCC患者治疗后血清AST、ALT、ALD、GGT轻度升高。升高水平与HIFU治疗区范围、剂量有关，治疗后一周时各项指标降至治疗前水平。

　　3.心电图、肾功能、电解质水平变化： 治疗前后均无明显变化。

　　4.邻近组织脏器损伤： 未出现胃肠道、肺和肾脏的损伤。

　　5.病灶破裂或出血： 未出现。

　　6.黄疸或胆汁漏溢： 治疗后黄疸未加重，无胆汁性腹膜炎表现。

　　7.受试者对HIFU治疗剂量的耐受情况： 各例患者接受HIFU单次治疗的剂量不同，最少452秒，最多13519秒。治疗中及治疗后患者生命体征稳定，无明显不良反应。

　　二、临床有效性研究结果

　　1.HIFU治疗后手术病例效果分析： ①HIFU破坏肿瘤病灶的范围，手术切除肿瘤，立即纵行剖开病灶，肉眼观察HIFU治疗区与非治疗区的组织学变化，发现预定靶区与实际治疗范围完全重合，无1例出现脱靶现象。②HIFU破坏肿瘤的程度，HIFU覆盖区为凝固性坏死，边缘有一充血出血带。受损区域与邻近正常组织分界清楚。③计划治疗范围与实际受损范围基本相等，两者之间差异无统计学意义。④HIFU破坏肿瘤的组织学特征，肉眼观察破坏区为无光泽的凝固性坏死区，肿瘤松散易碎，外面有一充血出血带(图2)；光镜检查见肿瘤细胞间隙明显增大，排列稀疏，胞浆嗜红染色增强，核固缩、核溶解现象明显(图3)；电镜观察肿瘤细胞结构模糊，质膜、核膜连续性丧失，胞浆内细胞器消失，出现一片电子密度均匀结构或大小不等的泡样结构，核碎裂、核溶解现象明显(图4)。⑤HIFU剂量与效应的关系，在治疗声强和治疗方式一致、剂量分布均匀条件下，破坏的肿瘤体积与实际治疗时间呈正相关关系。

2　HIFU破坏肿瘤肉眼变化

3　HIFU治疗后肿瘤细胞光镜变化

4　HIFU治疗后肿瘤电镜变化

　　2.HIFU治疗后未手术病例效果分析： ①临床症状变化，7例患者肝区疼痛缓解，6例进食量改善，4例体重轻度增加。②彩色多普勒超声检查，各例患者治疗后肿瘤内血供减少或消失，肿瘤病灶回声明显增加(图5)。③肿瘤病灶体积的变化，用彩超实测治疗前后肿瘤病灶的最大径，计算肿瘤体积。除2例HIFU部分覆盖治疗后病灶继续增大外，8例肿瘤体积均有缩小，且随访时间愈长，肿瘤体积缩小愈明显(表1)。④血清AFP的变化，与HIFU治疗是否完全覆盖肿瘤病灶有关。接受完全覆盖治疗患者1例血清AFP降至正常，另1例仍稍高于正常值上限。而接受部分覆盖治疗的患者治疗后血清AFP下降，但仍明显高于正常值。

5A　治疗前彩色多普勒超声检查

5B　治疗后彩色多普勒超声检查

表1　HCC患者HIFU治疗前后肿瘤病灶体积变化

　　讨　论

　　由于HCC临床症状不典型，多数患者在发现时已进入该病的中晚期。此时，原发癌灶的肝内转移、门静脉癌栓及严重的肝硬化使手术切除非常困难^［1，2］。因而，非手术治疗已成为多数HCC患者的重要治疗手段^［3，4］。近年来，激光^［5］、冷冻^［6］和微波^［7］等局部方法在治疗不能手术的HCC患者中取得了一定的疗效，部分大肝癌患者通过这些方法治疗后病灶缩小，为再次手术切除创造了良好的条件。

　　尽管动物实验结果提示HIFU能从体外安全、有效地破坏肝组织或肝移植性肿瘤^［8-10］，但动物和人体差异较大，HIFU治疗的临床安全性一直是人们关心的首要问题。本研究首次将HIFU技术应用于治疗HCC患者，由于治疗前方案设计准备充分，治疗过程中实时监控预定靶区内的治疗范围及与邻近组织脏器的关系，并通过治疗前后靶区声像图的变化来判断治疗效果，反馈控制治疗剂量。这些措施使整个治疗变为一个可视和可控的过程，保证了HIFU定位与声剂量，无1例次出现脱靶现象。本组病例中除部分病例有肝脏酶谱一过性升高外，其它脏器功能正常，无局部并发症出现，这也表明HIFU治疗人HCC是可靠的。

　　HIFU是一种体外非侵入性“切除”恶性实体肿瘤的局部治疗手段。本研究通过病理组织学检查证明了HIFU治疗区内肿瘤组织发生凝固性坏死，组织学上出现肿瘤细胞不可逆性损伤的特有形态学特征^{［11，12］}。电镜下主要为肿瘤细胞结构模糊，胞浆内出现小泡样结构，细胞器结构消失，质膜、核膜失去连续性，核碎裂、核溶解明显。HIFU治疗后未手术病例为常规治疗失败的HCC患者，HIFU治疗后的临床随访观察发现多数患者原有的临床症状减轻，血清AFP下降，彩色多普勒超声检查示病灶内血供减少或消失，病灶体积缩小等，这些均表明HIFU治疗人HCC是有效和可行的。

　　HIFU治疗肿瘤的疗效主要取决于其治疗范围能否完全覆盖肿瘤。由于本组接受HIFU治疗的HCC患者多为失去手术时机的晚期病例，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，使治疗更加困难。在设计治疗方案时，常考虑多次HIFU治疗方式逐步分区“破坏”肿瘤病灶，但因HIFU不能完全覆盖原发癌灶及肝内多发转移灶，使接受HIFU部分覆盖治疗病例的疗效逊于接受完全覆盖治疗者。这提示HIFU治疗晚期肝癌时，应尽可能增加治疗剂量一次性完全覆盖肿瘤病灶，彻底破坏肿瘤细胞。与其它局部治疗方法比较，HIFU是一种非侵入性治疗手段。它能沿肿瘤的三维立体空间结构进行运动性扫描治疗，直至完全覆盖“破坏”病灶，从而可治疗不同形状、大小的实体肿瘤。治疗中可实时监控焦点运动和治疗范围，及时反馈治疗效果，合理控制治疗剂量的分布，使整个治疗成为一个可视和可控的过程。总之，本研究证明了HIFU治疗人HCC是有效和可行的。由于应用病例较少，随访期间不长，应今后多积累病例，作更进一步分析研究。

　　本课题获“九五”国家科技重点攻关项目和国家自然科学基金委员会重点项目资助

　　参考文献

　　1　Farmer DG,Rosove MH,Shaked A,et al.Current treatment modalities for hepatocellular carcinoma.Ann Surg,1994,219:236-247.

　　2　Tang ZY,Yu YQ,Zhou XD.Evolution of surgery in the treatment of hepatocellular carcinoma from the 1950s to the 1990s.Semin Surg Oncol,1993,9:293-297.

　　3　Zibari GA,Riche A,Zizzi HC,et al.Surgical and nonsurgical management of primary and metastatic liver tumors.Am Surg,1998,64：211-221.

　　4　Lin D,Lin SM,Liaw YF.Non-surgical treatment of hepatocellular carcinoma.J Gastroenterol Hepa,1997,12：S319-S328.

　　5　Bremer C,Allkemper T,Menzel J,et al.Preliminary clinical experience with laser-induced interstitial thermotherapy in patients with hepatocellular carcinoma.J Magn Reson Imaging,1998,8：235-239.

　　6　Lam CM,Yuen WK,Fan ST.Hepatic cryosurgery for recurrent hepatocellular carcinoma after hepatectomy:a preliminary report.J Surg Oncol,1998,68：104-106.

　　7　Sato M,Watanabe Y,Kashu Y,et al.Sequential percutaneous microwave coagulation therapy for liver tumor.Am J Surg,1998,175：322-324.

　　8　Prat F,Centarti M,Sibille A,et al.Extracorporeal high-intensity focused ultrasound for VX₂ liver tumors in the rabbit.Hepatology,1995,21：832-836.

　　9　Rowland IJ,Rivens I,Chen L,et al.MRI study of hepatic tumors following high intensity focused ultrasound surgery,Br J Radiol,1997,70：144-153.

　　10　王智彪，伍烽，王芷龙，等.高强度聚焦超声对香猪肝组织定位损伤的研究.中国超声医学杂志，1997，13：1-3.

　　11　Chen L,Rivens I,Ter Haar G,et al.Histological changes in rat liver tumors treated with high-intensity focused ultrasound.Ultrasound Med Biol,1993,19：67-74.

　　12　伍烽，王芷龙，张，等.高强度聚焦超声对H₂₂肝癌组织的急性生物学效应.中国超声医学杂志，1997，13：1-4.

(收稿　1999-05-07)