摘要：高强度聚焦超声(HIFU)技术起源于四十年代，当时由于缺乏高精度的成像和定位技术，没有能迅速发展起来。现代成像技术和定位技术的发展为该技术提供了支持，其应用范围也深入到神经科、秘尿科、眼科、肿瘤学等领域。

中图分类号：R730.5Q681文献标识码： A

文章编号：1005-202X(1999)04-0266-04

The application study of HIFU technique

HUO Yan-ming, CHEN Ya-zhu

(Biomedical instrument institute of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030, China)

Abstract:High intensity focused ultrasound was originated in 1940 y. For the lack of high precision of imaging and directing technique, it did not develop quickly at that time. Morden imaging and directing technique support the development of HIFU technique. Potential applications of HIFU technique have been explored in a number of clinical fields, including neurosurgery, urology, ophthalmology, oncology.

Key words:high intensity focused ultrasound; oncology; urology; neurosurgery.

引言:高强度聚焦超声技术(High intensity focused ultrasound technique简称HIFU技术)是一种潜力巨大的、无损的、有效的局部治疗手段。HIFU技术既适用于治疗浅表性组织，也可以治疗体内深层组织。由于超声是目前唯一可选择的将能量聚焦于体内深部靶区组织（如肿瘤），但对其它正常组织不产生多余热量的方式，所以它倍受人们关注。目前许多国家(如美国、日本、英国、法国、德国、挪威、芬兰等)都介入了该技术的开发和应用研究，随着各项辅助技术的成熟，HIFU技术已逐步迈向实用阶段。

1HIFU技术的应用研究

高强度聚焦超声已应用到许多医学领域：神经外科、眼科、秘尿科、肿瘤学等。

1.1 秘尿学应用

聚焦超声比较适合于秘尿学应用。Vaughan等和Watkin^［1,2］等的研究表明：将换能器通过一定方式穿过直肠甚至整个膀胱，可以对膀胱壁细胞进行有选择的杀伤，而不损伤皮肤和其它组织。HIFU技术在秘尿科治疗上的一个成功应用是对良性前列腺增生的治疗。前列腺疾病发病率高，相关的并发症也较多，所以HIFU技术作为一种非侵入性治疗手段使得前列腺病变切除变的容易。目前使用HIFU技术治疗良性前列腺增生主要是减小前列腺体积，达到缓解症状的目的，将来其它方面的用途会进一步开发。Foster等用频率为4 MHz的换能器在垂直于尿道的平面上辐照形成焦斑，组织解剖发现凝固坏死区被严格限制在照射区内,而直肠粘液、粘膜层、膀胱等都没有受到影响。Gelet^［3］和Madersbacher^［4］等等两个最初的治疗前列腺增生临床实验结果也得到类似结论。Madersbacher发现HIFU治疗前列腺增生六个月后，尿流率平均增加了60％(36个病例)，前列腺体积下降了55％。总的治疗时间是（37±14）分。HIFU治疗后明显的副作用是尿潴留，但对直肠没有损害。上面结果说明：HIFU技术可以成功的对前列腺进行热杀伤，但是治疗后应进行长期跟踪检查。

1.2肿瘤学应用

肿瘤热疗技术(肿瘤温度被升至42℃～45℃)已被广泛研究，肿瘤热疗有多种方式：超声热疗、射频热疗、微波热疗等。它们一般与化疗或放疗进行联合治疗。与传统热疗方式相比，HIFU技术的优点在于：在短时间内能使焦区能量迅速积累，使组织温度在几秒内上升至70℃以上，杀死肿瘤组织，而肿瘤外的组织由于时间短，热量来不及交换而不受损伤。无论是早期实验还是现代实验都证实HIFU技术确实能够对治疗目标进行精确选择而不影响其它正常组织。进入80年代，HIFU技术治疗肿瘤已被当作一项重要的肿瘤治疗手段加以研究。HIFU技术不仅可以用来治疗浅表肿瘤，更重要的是HIFU技术是唯一可以进行深部肿瘤切除的非侵入性治疗手段。Burov和Andreevskaya^［5］用连续波对兔子中的Brown-Pierce肿瘤进行辐照(350 W/cm²)，治愈率达到60%～80%，结果发现：肿瘤消除了，没有被治疗的转移性根瘤也被分解、粒化。9例初级恶性黑色素瘤经过治疗后，比较原色全部褪去，没有增加转移性病灶。Katsumi等和Tsuchdate^［6，7］等报道了35例临床病例研究，不同类型不同级别的肿瘤分别用300 W/cm²～1400 W/cm²的超声来照射，时间约为5 s，结果表明：恶性组织被破坏，肿瘤体积下降，没有增加转移性病灶。老鼠、小白鼠和大田鼠中的肿瘤成功治疗也有许多报道。M.Kishi等的实验结果表明：大部分肿瘤生长得到抑制，但有些实验对象效果不好。原因可能是：冷却导致了超声剂量不足，低估了肿瘤尺寸，声束没有充分覆盖到治疗区。Haar^［8,9］用频率为1.7 MHz、焦点峰值强度为1.4～3.5 kW/cm²的聚焦超声治疗老鼠的肝部肿瘤，治疗之后没有再观察到肿瘤生长。Fry等用1.1 MHz、空间峰值强度为907 W/cm²的聚焦超声治疗移植到腮鼠液皮下的肿瘤，治愈率达29.4%。

1.3神经外科应用

在脑中产生焦斑的早期尝试由于头盖骨没有被移开而导致失败，声吸收导致了超声对头皮的深度灼伤，在脑内部只发现少量焦斑。Wall^［10］等用聚焦超声照射鼠脊髓和猫脑，得到不连续的焦斑，大的神经元被破坏，而小的神经元、轴突、神经细胞和血管没有受损伤。其它报道显示：只有当焦斑中的所有的神经元和神经胶质细胞都遭到杀伤后，血管才有可能遭到破坏。但是Bakey等研究认为：尽管超声照射后脑组织中的血管表面看来未受损伤，但实际上它们的正常功能已经受损。Fry等认为猫脑中的白质比灰质更易受到超声辐射的杀伤，后来的报道也肯定了该结论：产生同样的焦斑损伤，灰质(声吸收系数较低)所需声强比白质要高出30％。Basauri和Lele用频率为2.7 MHz换能器(强度为250W/cm² ～1050 W/cm²)对猫脑进行照射，分析了在猫脑中的不同部位的焦斑大小和超声强度的关系,发现二者关系与脑的温度和颅内血液循环密切相关。Warwick和Pond利用颅骨切开术，在鼠脑中重复产生焦斑(频率为3 MHz，照射时间为0.4 s，强度为1500 W/cm²)。Fry^［11］等用HIFU技术治疗50名帕金森综合症，利用颅骨切开术和局部麻醉，使聚焦超声穿过暴露的脑膜辐射到豆状核袢，整个过程约14个小时，跟踪结果显示：大部分症状得到基本消除。尽管这些结果令人鼓舞，可能由于设备的复杂性和颅骨切开术的要求过高，该种治疗手段似乎没有再进一步发展，也可能由于60年代左旋多巴药物疗法对帕金森综合症疗效的有效发展抑制了该技术的发展。

1.4眼科学上的应用

Lavine等用HIFU照射眼晶状体，结果观察到眼发生白内障，他建议采用HIFU技术有选择地杀死眼睛内某些特殊组织。Purnell等用HIFU照射兔子的脉络视网膜病区，观察到脉络膜灭活、脉络视网膜粘连、睫状体局部坏死等现象。Rosenberg 和 Purnell发现高强度聚焦超声适量照射可以降低眼压。Coleman等报导了聚焦超声在玻璃体、晶状体、视网膜、脉络膜上产生焦斑的情况。高强度聚焦超声在眼科应用较为成功的例子是用来治疗青光眼。兔子实验表明：当声强度超过2000 W/cm²(4.6 MHz)时，眼压可以降低86%，组织解剖发现：巩膜中心变细，结膜不受影响，睫状体中心分裂等。1982年，HIFU技术第一次对人眼进行治疗，取得了令人鼓舞的结果，在880个实验病人(治疗1117次)中，79.3%的病人一年后眼压明显降低，没有并发症状出现^［12］。HIFU技术在其它方面的应用性实验研究包括：泪腺缺损缝合、眼内肿瘤治疗、视网膜分离、玻璃体充血实验等。然而，尽管HIFU技术在眼科上的应用进行了许多实验研究，且取得了一些令人鼓舞的结果，但是HIFU技术在眼科上的应用没能得到进一步研究发展，这大概由于激光治疗技术在眼科上应用飞速发展的缘故。

1.5其它应用及研究进展

许多活体实验研究表明：可以用HIFU技术进行肌肉、肾脏、肝脏、睾丸等组织切除。在这些方面已做了一些研究：包括超声频率、照射时间、强度选择等。这些结果与从脑组织中获得的结果相类似。研究证实HIFU 技术可以在肾脏中形成焦斑，用于治疗肾肿瘤。许多研究结果表明： HIFU技术对化疗有增强作用，而且适量超声照射还可以提高机体的免疫机能。下面是HIFU技术的一些最新研究进展：

(1)聚焦超声对人体神经结构影响的研究^［13］。实验发现短脉冲超声可以激发表面和深度的人体组织使人体产生不同的躯体感觉：痛觉、听觉、视觉、味觉等。作为一种新的可以产生神经刺激的手段，聚焦超声比其他刺激手段的优越之处在于：非侵入性、可以精确控制激发参数和精确定位。

(2)聚焦超声治疗多囊卵巢并发症^［14］。初步研究结果表明聚焦超声确实能够对多囊卵巢并发症产生一定的治疗效果，尚需进一步深入研究。

(3)非侵入性治疗脑部疾病的可行性研究^［15］。传统声场理论认为超声进行脑部深度治疗必须将部分头盖骨移去才能进行，这是由于头盖骨使声场发生畸变，而达不到预期治疗目的。实验研究发现：当超声频率