聚焦超声：妇产科的“隔山打牛超能力” | 大家

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大家·科技前沿

MASTERS

王玉东

中国福利会国际和平妇幼保健院院长、主任医师、博士生导师，

上海市优秀学术带头人

说到超声，可能很多人都比较熟悉，在体检中我们常常会接触到。而从应用的角度来看，也许很多人不知道，医学超声可以分为诊断超声和治疗超声。

诊断超声主要是以高频低能量形式应用于医学领域，以探查和提取人体信息为目的，一般不会在人体组织内产生不可逆转的生物变化；而治疗超声主要是以低频（相对诊断超声而言）高能量的形式作用于人体，使人体组织发生某种有利于疾病治疗或是身体康复的变化。

根据所用超声强度的不同，治疗超声又可分为理疗超声、热疗超声和高强度聚焦超声。本文对近年高强度聚焦超声在妇产科疾病治疗中的应用进行介绍。

我们可以用放大镜和纸张做一个小实验。在实验现场，太阳光聚焦到纸张上，纸张被烧出了一个窟窿，很快就冒烟了，随着光点的移动，纸张一直跟着不停地燃烧。这是因为阳光通过放大镜的折射后，形成了温度很高的聚光，聚光会点燃可燃物。其实，高强度聚焦超声（HIFU）也会产生类似放大镜的聚光效果，是一种利用聚焦的超声波能量，在体内作用于特定区域的非侵入性治疗技术。具有安全、有效、无放射损伤、痛苦小、术后恢复快等特点。目前HIFU在妇产科主要用于治疗子宫肌瘤和子宫腺肌症，有关治疗其他妇产科疾病的研究也正逐步展开，HIFU在妇产科领域的应用范围愈加广泛，是未来微无创治疗的发展方向。

超声用于治疗肿瘤的历史

肿瘤的热疗法有其悠久的历史。

据文字记载，1816年科利 （Coley） 发现一名患者颈部的圆细胞肉瘤经过丹毒阵发性发热之后自行消退, 在这一发现的启示下，人们便开始用各种办法使人体周身或局部发热对肿瘤进行治疗，取得了一定的疗效。

到20世纪70年代, 由于科学技术的迅速发展, 高频、微波和超声技术被引入作为加热手段。特别是超声技术, 由于安全、可对深部肿瘤加热而格外受到青睐。

热疗超声是将大块组织加热并使其保持在43～45℃，以抑制、杀死癌细胞。热疗超声的一个关键问题是要求在较长的治疗时间内使癌体温度保持在43～45℃之间，这就对测温和控温技术提出了相当苛刻的要求，由于缺乏相应的无损测温技术，当被加热的组织中存在大血管时，因为大血管与周围组织热量交换较多，热疗往往难以达到预期的效果，使热疗的发展受到限制。

而HIFU是在常规热疗的基础上发展起来的。

1942年，林恩（Lynn）首先提出了超声外科的概念，他采用凹球面石英晶体产生高强度声束，将其作为神经外科研究的辅助手段。后来，弗莱（Fry）做了发展，主要仍应用于神经外科，他尝试采用聚苯乙烯透镜对平面声波聚焦，通过将高能量的声波在距声源一定距离的区域聚焦，可以将焦域内的肿瘤组织全部杀死，而焦域外则不受伤害。

1956年，布罗夫（Burov）首次提出：治疗肿瘤时，短时间的高强度聚焦超声辐照比长时间的低强度辐照效果更好。HIFU使用低兆赫量级频率的超声束在人体外进行聚焦，使焦点的声强高达每平方厘米几千至几万瓦。声束以体表可以接受的低声强进入人体，使焦点置于靶组织（如肿瘤）上，短时间（0.5～5 s）辐照使靶组织温度升到60℃以上致其急性热坏死又不损伤周围正常组织。高强度聚焦超声已被当作肿瘤治疗的一种重要手段加以研究。

HIFU越来越多地被用于不同的医学领域，其中一个特别热门的领域是肿瘤学。

在寻求优化癌症治疗的过程中，HIFU正在成为一种有前途的多功能技术，既可以作为一种新型的独立治疗方法，也可以作为一种可以增强现有药物治疗效果的技术，已经成功应用于实质性肿瘤和非肿瘤的治疗。

HIFU治疗由两种成像方式引导：超声和磁共振成像。超声引导的HIFU设备是超声实时成像，治疗效率更高，同时在临床应用时间长，技术更成熟，安全性更有保障。磁共振引导的HIFU设备优势在于磁共振图像清晰，并且是温控监测效果，便于学习与掌握。2004年，磁共振引导的HIFU消融术被美国食品药品管理局批准用于治疗有症状的子宫肌瘤。不过，受限于现在的科学技术以及较短的临床应用时间，磁共振引导的HIFU还不够成熟，但是在未来，随着成像时间的缩短和测温技术的进一步成熟，磁共振引导的HIFU是一种非常有前景的方法。

电子相控阵聚焦技术——21世纪肿瘤绿色治疗手段

HIFU肿瘤治疗系统的核心部件是聚焦超声换能器，其结构分为单元式和多元阵式两种。

多元相控阵换能器具有“焦点和扫描灵活多变”及“可多点同时聚焦”等特点，是当今HIFU技术的发展趋势。通过对几十个甚至几百个阵元实施相位的精确控制，可以自由控制焦点数目和位置，从而提高治疗准确性和治疗速度。

电子相控阵聚焦的主要优点是不需要机械移动，扫描速度快，精确度高，而且可以根据肿瘤的大小和位置来设定聚焦方式，通过电路来控制焦点，根据需要预先设定好加热图，这样不仅节省了时间，而且给有骨骼遮挡 （如肝） 部位的肿瘤治疗提供了方便。利用此方法可以一次形成多焦点，对于较大体积的治疗区域，这种治疗模式不仅可以减少治疗时间，提高治疗效率，而且对比单焦点扫描方式可以获得更好的声场分布，达到较好的治疗效果 （图1） 。

图1 电子相控阵高强度聚焦超声示意图

在实际治疗中，由于相控阵阵元的延迟时间可动态改变，可补偿由于移动或组织的非均匀等因素造成的畸变。

高强度聚焦超声的应用——生生不息，保护生育力

HIFU已广泛应用于妇产科领域，尤其适用于需要保留子宫器官功能的治疗。

子宫肌瘤

子宫肌瘤是最常见的女性生殖系统良性及多发肿瘤，发病率可达20％～25％，对于有明显症状的子宫肌瘤，手术切除是最常见的治疗手段。由于子宫动脉供给卵巢的血液约占卵巢总供血量的1/2，因此切除子宫可能使卵巢功能衰退，导致更年期综合征、骨质疏松、心血管疾病等发病率增高，且患者接受度差，不仅是手术所致创伤，对女性心理也有较大影响。而微创手术往往价格昂贵，存在一定的手术并发症的风险。对于未生育女性而言，迫切需要保留生育功能，进行单纯肌瘤切除需要严格遵循避孕时间，因此往往会使其错过最佳受孕时间。

高强度聚焦超声可直接作用于肌瘤的瘤体，使其发生凝固性坏死，促其萎缩或消失，从而达到治疗子宫肌瘤的目的。国际和平妇幼保健院通过多中心临床研究，利用相控阵高强度聚焦超声消融滋养动脉治疗子宫肌瘤 （图2） ，能够使肌瘤血管网产生栓塞，肌瘤逐步吸收并缩小，缩短辐照时间，减少并发症，可以有效减轻子宫肌瘤所产生的症状 （图3） 。对卵巢功能及子宫内膜无明显影响，是一种有效的方法，具有良好的临床推广价值。

图2 HIFU治疗模式图：针对肌瘤的滋养血管进行定位并消融，同时避免对周围正常组织的伤害，在相控模式下能精准控制每一个小的能量发射单元

图3 患者治疗前(A)、治疗后3个月(B)、治疗后3年(C)的随访超声图像，图中的圈代表肌瘤，提示肌瘤血供消失，体积明显缩小，月经过多症状明显改善

子宫腺肌症

子宫腺肌症是指子宫内膜腺体和间质异常侵入子宫肌层中，一般为弥漫性生长。患者表现为月经量增多、经期延长、呈进行性加重的经期下腹疼痛、腹部包块、贫血、不孕等,严重影响生活质量。目前治疗肌腺症的方法主要有药物治疗、手术治疗及微创治疗。

药物治疗主要适用于年轻、症状较轻的患者，以及术前术后的辅助治疗。但是长期使用副作用大，易导致消化系统症状及肝功能异常。

手术治疗包括宫腔镜下病灶切除术、子宫楔形切除术以及全子宫切除术，但这些技术存在使用范围较窄，不能彻底清除病灶，残留病灶仍有复发可能，且不能排除后期妊娠子宫破裂可能等问题。此外，也不适用于很多处于生育年龄、有生育要求的患者，或不能接受全子宫切除术的患者。

微创治疗主要有子宫动脉栓塞术、射频消融和高强度聚焦超声。

子宫动脉栓塞术因其创伤小，效果好的优势，近年来发展较快，但其有导致卵巢功能下降可能。

射频消融是一种热消融治疗方法，临床应用较少，缺乏大样本量研究，不能排除其引起子宫内膜损伤的可能。

高强度聚焦超声治疗为近年来发现的针对子宫内膜异位症及子宫腺肌瘤的有效无创治疗方法，能有效缩小病灶、缓解痛经、减少月经量，而且即使复发仍可再次治疗，但其疗效、安全性、成本效益和生育结果需要通过随机对照试验来评估。

异位妊娠

异位妊娠的发生率近年来呈逐渐上升的趋势。随着阴道超声的广泛应用及放射免疫方法测定人绒毛膜促性腺激素 （β-hCG） 敏感性的提高，越来越多的异位妊娠得到早期诊断，从而使患者得到更多的保守治疗的机会。

有研究表明HIFU对保护有生育要求异位妊娠女性的生育功能具有积极的意义，但治疗过程中能量扩散对卵巢功能及再次妊娠的影响需要研究。

宫颈及外阴疾病

HIFU用于治疗宫颈及外阴疾病，其创伤小、并发症少、治愈率高，可替代物理治疗。除外阴鳞状上皮内瘤变处于动物实验阶段，宫颈炎、外阴上皮内非瘤样变和尖锐湿疣均已处于临床应用，且获得满意的治疗效果。

剖宫产瘢痕妊娠（CSP）

CSP为剖宫产术后较少见的远期并发症，是指受精卵着床在瘢痕处向宫腔内或肌层甚至浆膜层生长，易被误诊或漏诊而行清宫术或继续妊娠导致患者大出血或子宫破裂，严重时死亡。通常治疗方式如化疗或介入栓塞治疗后仍有切除子宫和丧失生育的可能。

HIFU直接破坏瘢痕处胚胎及绒毛组织，可减少出血和保留完整子宫。后续需大样本随机对照研究以获得结论性建议。

胎盘植入

在产后出血的众多影响因素中，胎盘植入属于较为重要的一种。当胎盘植入没有得到有效处理时，可能致使患者出现缺血性休克，严重者甚至危及生命。

HIFU治疗技术通过热效应、机械效应等原理去除病灶组织，可以更好地改善患者的预后质量。

妇科恶性肿瘤

用高强度聚焦超声联合化疗治疗，控制肿瘤生长，延长患者生存时间，为复发性和手术困难的妇科恶性肿瘤患者提供新的治疗策略。

高强度聚焦超声治疗的优点和挑战

HIFU在妇产科临床应用中必须遵守保留子宫、保留生育功能的原则，以有利于患者生理、心理健康为出发点，在目前的技术层面和相关条件下最大限度地考虑患者的器官完整、功能完善。

对患者而言，HIFU疗法不开刀、不流血，避免了伤口感染引起的并发症，且能最大限度保留子宫的完整性，加快子宫恢复、保护女性生育力；术后也无需住院，可实现“即到即治，即治即走”的诊疗模式，能最大程度地减少治疗对患者生活的影响。

此外，HIFU还具有以下特点：

人性化治疗——为患者提供人性化治疗方案，术前准备相对简单，无需麻醉或镇痛，治疗时患者可自由仰躺在床上，治疗舒服度高；

精准医疗——配备多项体外精确定位、术中影像导航的功能，能根据肿瘤真实形态进行治疗，保证治疗的精准，避免治疗的遗漏；

安全程度高——治疗过程中，医生可实时监控整个治疗过程，患者在清醒状态下，以微感状态完成整项治疗。

当然，HIFU治疗亦存在一定的局限性和挑战。如当肿块越大时，重复消融次数越多，治疗时间更长；超声波在生物体内传播过程中其能量随距离和深度的增加而呈指数性衰减，并且组织器官血流亦会带走部分能量，削减靶组织内能量的聚集等。

有关HIFU在妇产科应用的深入和扩大值得临床进一步研究。

结 语

国际和平妇幼保健院完成了国内第1台SUA-I相控阵聚焦超声 （PHIFU） 对子宫肿瘤的临床转化，提出利用相控阵高强度聚焦超声消融滋养动脉治疗子宫肌瘤的无创截断治疗模式，能够使肌瘤血管网产生栓塞，肌瘤逐步吸收并缩小，缩短辐照时间，减少并发症，有效减轻了子宫肌瘤所产生的症状，对卵巢功能及子宫内膜也没有明显影响。目前已成功治疗患者100多例，具有良好的临床推广价值。

我们也将进一步着力于聚焦超声与多学科交叉融合、治疗机理研究、临床适应证拓展，让患者生存获益或改善其生活质量，为实现“健康中国2030”的战略规划助力。

-本文根据笔者在上海市科学技术普及志愿者协会主办的“海上科普讲坛”上的报告撰写而成。作者王玉东是中国福利会国际和平妇幼保健院院长、主任医师、博士生导师，上海市优秀学术带头人；作者周赟是中国福利会国际和平妇幼保健院超声科副主任医师，擅长妇产科(良恶性肿瘤)的超声诊断-

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