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高强度聚焦超声技术-21世纪的无创医疗技术
作者:王智彪

王智彪

2012-08-29 09:57:22

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  目前的普外科已名存实亡,被分成肝脏外科、胆道外科、肛肠、胃肠、胰腺、脾脏、甲状腺、乳腺、血管外科等等。在这个过程中,我们不禁要问,从机体到器官、组织、细胞,再到亚细胞、分子,越分越细,这对病人来说是不是更好、更科学?我们知道,人不是器官的简单堆积。现代医学的研究发现,分解到分子后,科学家猛然发现,这条路行不通。正如美国华盛顿大学的基因学家RichardK.Wilson所说:“长久以来,人类一直存在着一个极大的错误概念,那就是认为:当发现DNA序列之后,人类将会认识到自己到底是什么,为什么人类会生老病死。然而,这个目标看来要几十年以后才能实现了。”大卫•波姆在其名著《整体与暗含的秩序》中谈到:生命本身必须被看成是属于一个整体。21世纪的医学,必然要尊重人体的组织器官,尊重完整的机体;21世纪的治疗技术,必然是面向整个人体的一种整体治疗,是“以人为本”原则的最好体现。现代医学之父威廉•奥斯勒爵士(WilliamOsler,1849~1919)说:“伤害人体的疾病需要对人体伤害更小的治疗方法”。因此,人类需要的最终必将是无创的治疗方法。高强度聚焦超声技术和其他技术一起,正在无限地贴近这个梦想。


  1.高强度聚焦超声技术(HIFU)概述
  高强度聚焦超声技术(HIFU)是将超声波聚焦于靶区组织,利用超声波具有的组织穿透性和能量沉积性,将体外发生的超声波聚焦到生物体内病变组织(治疗靶区),通过超声的热效应、机械效应和空化效应达到治疗疾病的目的,是一种非侵入性、具有巨大潜力的治疗肿瘤和一些非肿瘤疾病的手段,其作用方式与太阳光聚焦后引起放置于焦点处的纸片燃烧的原理相似。近年来,由于其区别于现有治疗方式的种种优点,已经越来越受到国内外学者的广泛关注,成为人类进入2l世纪之初最为引人注目的一项创新技术。


  2.HIFU技术取得的重大突破
  从工程技术的角度来说,我国的HIFU技术在以下方面取得重大突破:

      ①治疗头改进:减少旁瓣、提高焦域声强,使治疗效率提高2~3倍,也提高了治疗的安全性;

      ②高频电源改进:体积大大减小,改进调压方式,使用脉冲调制;

      ③水处理技术方案改进:简化水处理工艺,降低成本;

      ④产品的外观造型设计更具现代感、更美观和人性化;

      ⑤软件改进:新的人性化界面,建立了立体治疗计划系统,增加了应用性功能模块化,图像监控质量更先进、图像质量更好;

      ⑥控制系统改进:高速,高可靠性,通讯速度由187.5KBPS提高到1.2MBPS;

      ⑦方便性改进:转移推车,体位调节,体位固定;

      ⑧局部辅助装置设计:降低医生、护士在搬动患者时的劳动强度,提高患者体位固定的自动化程度和患者舒适度。


  从临床治疗的角度来说:

      ①10年前的治疗需要全身麻醉,5年前需要局部麻醉,现在只需要镇静剂即可,病人在整个治疗过程中是清醒的,可以和医生对话;

      ②治疗效率不断提高,从超声消融治疗一个5cm大小的肿瘤需要的辐照时间来看,1O年前需要10h,5年前需要7h,3年前需要4h,经过优化设备、临床方案和HIFU医生队伍建设,现在仅需要不到2h,与10年前相比时间缩短了80%;下一步希望通过进一步改变组织声环境,使辐照时间不超过1h,甚至30min;

      ③10年前,某些肿瘤的治疗需要切掉肋骨,现在完全不需要切肋骨就可以顺利治疗;

      ④10年前,治疗后50%病人出现浅2度皮肤烧伤、极个别重度伤,现在仅有1%一3%的患者出现轻度烧伤,大部分病人治疗后皮肤完好如初;

      ⑤临床方案不断完善:比如宫颈炎治疗方案经过7—8年的摸索、修改、完善,在扫描方式、剂量控制、有效性和安全性判断上都已逐步成熟。


  3.HIFU技术治疗的肿瘤病人存活10年成果发布
  2009年10月22日,重庆医科大学联合北京307医院在“首届超声无创治疗国际高峰论坛”上向全球发布超声消融临床应用的l0年成果,报告了采用超声消融技术对失去手术机会、手术后复发、无其他治疗方案的晚期恶性肿瘤患者治疗后的十年生存情况。在恶性肿瘤患者中,以一种无创伤、不出血、保留患者器官的治疗手段获得长达1O年的健康生存,这是本领域在全球的首次报道。这不仅是在中国,而且在全世界首次发布超声消融技术治疗恶性肿瘤的10年生存报告。这个里程碑式的10年成果发布会,以事实说明了十多年前在全球率先用于临床的超声消融技术使得世界上出现了首批抗癌明星,标志着中国重庆原创的超声消融技术已经走向成熟,并充分展示了中国高新技术大型医疗设备有效、可靠的临床效果与技术优势。
  来自英国的提摩西•梅森教授认为,用HIFU无创治疗肿瘤的潜力巨大,在过去的十年中这项技术有了长足的发展,中国对这项技术应用于临床做出了巨大的贡献,未来手术只要在人体外通过一个传感器就能完成,这就是高强度聚焦超声的未来。

 


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  4.中国HIFU技术的临床应用及前景
  在良恶性肿瘤的治疗上,HIFU技术得到全球知名学术杂志的关注。2004年,《LancetOncology》报道重庆用HIFU技术治疗肾癌的结果;2005年,《NatureReviewsCancer》杂志创新性技术部分首次以“High—intensityfocusedultrasound,thetreatmentofsolidtumoum(高强度聚焦超声治疗实体肿瘤)”为题做了综述,荟萃分析的肝癌、乳腺癌、肾癌、骨肉瘤等共1552例患者中,中国重庆占98.38%。中国重庆两家中心的子宫肌瘤临床研究结论是:“聚焦超声治疗子宫肌瘤安全、有效,值得推广”。《Radiology》在刊登有重庆医科大学伍锋教授等人的HIFU治疗恶性肿瘤的论文同期发表的编者按中说:“由于可以降低成本,减小损伤,缩短住院时间,腹腔镜手术已取代了很多开放式的传统手术;射频消融等尽管创伤更小,但依然需要经皮插入某种装置,而高强度聚焦超声消融则提供了一个可精确聚焦治疗却没有皮肤切口的完全无创的治疗办法(EJHalpern.2005May;235(2):345—46)”。在治疗肝癌上,海扶超声聚焦刀的超声消融技术效果非常好,消融率高达90%,高于其他消融手段。因此,世界肝癌治疗领域的知名专家范上达院士在HIFU技术首届临床峰会上说:“HIFU是未来治疗肝癌的必然选择。”
  重庆海扶在西班牙的用户西班牙HMT医院中有60%的子宫肌瘤患者选用中国重庆的超声消融技术,该院正向西班牙妇产科学会申请认证,将中国超声消融技术列入常规治疗法,并纳入公共医疗范围。目前,有1年以上随访记录的超声消融治疗子宫肌瘤的病例数超过5000例,凝固性坏死发生率95%,84%的患者治疗后6个月肌瘤缩小超过50%,治疗效果十分明显。
  在妇科疾病治疗上,2003年世界上首台聚焦超声治疗妇科疾病(外阴白色病变、宫颈炎、尖锐湿疣)的设备CZF型超声波治疗仪问世,而世界上首例采用聚焦超声治疗外阴白色病变诞生在中国,发表在《美国妇产科学》(《Obstetrics&Gynecology))杂志上。世界超声医学与生物学联合会(WFUMB)前主席BarryB.Goldonberg说:“聚焦超声治疗外阴白色病变可能是改变现有治疗模式的有前景的治疗技术”。同时,美国妇产科医生学会(ACOG)将其作为外阴白色病变的推荐治疗方式,在国内也被全国高等院校教材《妇产科学》收录。
  关于聚焦超声治疗宫颈炎,《中华妇产科杂志)>2007年1月版将此作为专题进行讨论,认为该治疗方法的副作用更小。采用中国重庆海扶的聚焦超声技术治疗慢性宫颈炎的病例数为11090例,总有效率可达到90%以上,患者的白带增多及性交后出血等症状可基本缓解甚至可以完全消失,宫颈恢复正常的形态,无瘢痕形成。治疗后,宫颈局部出现一过性的炎性反应,术后仅有少量阴道排液,通常持续1—3周左右。极少有组织结痂、脱落出血的过程。少数疗效不好的患者经再次治疗后一般均可取得满意疗效。
  迄今为止,中国的聚焦超声肿瘤治疗设备已经在全球13个国家和地区安装和临床推广使用,累计治疗肿瘤患者上万例,且相对传统治疗方法来说更安全、有效。妇科设备已经在中国740多家医院广泛推广并出口到全球3个国家,累计治疗患者超过100万例,且相对于传统治疗来说,其副作用更小。
  超声消融技术走向临床的十多年来,全球医生、科学家和医疗机构在临床应用上不懈努力,取得了突破性进展和显著成果,显示了这项技术在临床医疗上有着广泛的应用前景,这
  项技术日益简便完善,以最小的代价为患者们创造了最好的生理和心理上的治疗效果。这些成果对所有从事这个领域的全球医生们、科学家和科研机构都是一个巨大的鼓舞。目前,
  中国重庆的HIFU技术的适应证涵盖了肝癌、乳腺癌、骨肿瘤、肾癌、胰腺癌、子宫肌瘤、乳腺纤维瘤等良恶性实体肿瘤,以及外阴白色病变、慢性宫颈炎等妇科疾病和鼻炎、软组织损伤等各种疾病。
  专家们预测:在未来十年,超声无创治疗技术将在世界医学领域得到更广泛、更深入的应用,所有治疗肿瘤的医院都将采用超声无创治疗设备,并将产生新的医疗标准。
  2005年,《NatureReviewsDrugDiscovery》杂志一篇关于HIFU技术的综述认为,治疗超声可以应用于血管成形术、超声去脂、眼药物传送、经皮药物传送、声动力治疗、药物传送到大脑、溶栓、乳化、基因传送、基因治疗、降低动脉增生、骨折愈合、热疗、热切除、坐骨神经修复、止血、超声雾化(哮喘)等(MitragotfiS.NatureReviewsDrugDiscovery2005;4:255—260),其未来的医学应用将十分广泛。此外,HIFU技术领域具有巨大的市场价值,据估计,该领域的潜在价值达数千亿美元,而其带动的医疗服务市场则可达上万亿美元。可见,HIFU技术不仅符合未来治疗医学的发展趋势,符合人类对健康的需求,而且其应用前景也十分广阔,市场空问巨大。


  5.HIFU技术治疗肿瘤的卫生经济分析
  我们不妨以子宫肌瘤为例来说明HIFU技术的经济性。我国约有6500万子宫肌瘤患者,每年仅手术治疗产生的直接医疗费用就达400亿元,给社会带来的间接卫生经济负担更是高达上千亿元,每年大约损失100万个质量调整生命年(QALYs),相当于100万人1年的寿命!全球约有3亿子宫肌瘤患者,每年因子宫肌瘤行子宫切除、肌瘤剔除及介入治疗等手术而产生的直接经济费用达上千亿美元,而对全球的间接卫生经济负担更是高达数千亿美元之巨。因为子宫肌瘤,每年全球损失450万个QALYs,相当于450万人1年的寿命!
  经过卫生经济学分析证实,与现有传统治疗技术比较,超声消融每年在子宫肌瘤治疗上可为我国下降医疗总成本50%以上,每年给我国节约的卫生医疗资源总成本可高达数百亿元(见图1)

 

  6.HIFU技术已成为全球的重点研发项目
  无创诊断的诞生与成熟之后,全球的目光全部瞄准了以微创、无创为主导的治疗领域。据估计,该领域的潜在价值达数千亿美元,而其带动的医疗服务市场则可达上万亿美元。由于以微创、无创治疗为主的健康产业代表了二十一世纪新兴产业革命的发展方向,而超声治疗技术正是微创、无创治疗的核心竞争力代表。因此,美国科学促进协会(AAAs)将其列入21世纪的前沿科学技术,美国已动用各种资源大力资助、支持该技术及产业的发展。2009年3月,美国NIH(国立卫生研究院)投资100多亿美元用于创新挑战项目,而且仅资助本国机构,其中HIFU的有效性对比研究(05一EB一103)即属于优先资助的15个领域之一。
  法国政府在影像和放射治疗类医疗器械的研发和推广上,已于2003—2007年投入100亿欧元,并在2008—2012年间继续投入100亿欧元。
  美国GE、德国西门子、荷兰飞利浦三大医疗器械巨头公司纷纷进入HIFU领域。这一切无不昭示了超声消融这一无创性技术在医学发展过程中的重要地位。
  HIFU技术作为21世纪元创治疗技术的典型代表,已经吸引了全球的关注目光,这一满足人类对健康、对未来医学需求的治疗技术,一定会因为其技术的独特优势而得到全球人类的广泛认可。
  
  

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