熱療在宮頸癌治療中的應用及進展

陳薇玲 陳春玲

（清華大學醫學院外科學，北京 100084）

熱療（hyperthermia）就是采用人工方式，利用各種物理能量在人體組織中所產生的熱效應使腫瘤細胞升溫到一定程度，并維持一定時間，達到殺滅癌細胞避免正常細胞遭受損傷為目的。在臨床上應用的熱療有淺表熱療、腔內加熱和插植熱療技術歸為局部熱療，深部腫瘤加熱及各種灌注技術歸為區域熱療，還有全身熱療（whole body hyperthermia，WBH）。熱療時的溫度可以分為常規高溫熱療（41～45℃），固化熱療（50～100℃），氣化熱療（＞200℃），亞高溫熱療（39.5～41.5℃）。對于宮頸癌的熱療已經作為宮頸癌的一種輔助治療手段目前已廣泛用于臨床，大量臨床資料及實驗證實，熱療對晚期復發的宮頸癌治療有一定療效。在這方面許多學者做了大量的臨床研究工作。

1 熱療對腫瘤細胞的作用機制

當溫度超過40℃時細胞骨架、細胞膜、DNA合成修復酶可改變，并抑制DNA合成的啟動和鏈的延長，干擾DNA損傷修復，和啟動細胞凋亡等多種分子結構改變。所以熱療可導致蛋白質解聚，并且使細胞結構功能遭損害，及蛋白質的啟動因子和啟動網絡會快速崩潰。在宮頸癌的熱療中，熱療引起的毒性也是必須去注意的一個問題，因為一旦超過正常組織的耐受溫度，將會引起毒性反應。實驗研究：當熱療溫度不超過44℃，即使加熱超過1h，不會損害大部分正常組織。所以在宮頸腫瘤盆腔深部熱療，皮膚被廣泛冷卻，熱點位置下移，皮下脂肪和肌肉溫度過高將產生壓力感及皮下脂肪結節，逐漸消失就需數天時間。深部熱療的皮下燒傷發生率是3%～12%。采用放熱療時，熱療不會增加放療的急性或遲發性毒性反應。熱化療時，熱療對化療毒性的增加是依賴于藥物敏感組織的溫度。熱療對于神經的損傷也要進一步研究，因為也有在治療中出現盆腔局部熱療中發生急性神經損傷，但是概率非常低，所以對于熱療引起的周圍神經損傷的情況正在進一步研究和探討中。 目前體內實驗，發現熱療療效和溫度以及持續時間是很重要的因素，為什么熱療對腫瘤細胞有特別的作用呢？其實是因為腫瘤細胞擁有乏氧和低pH值環境所以當溫度加熱到40～44℃時會引起選擇性殺傷腫瘤細胞，且當溫度＞42.5～43℃并產生相同熱效應，溫度每次升高1℃，熱療時間會減半，但是熱療時間最好不要低于50～60min。而且由于熱耐受的關系所以每周熱療次數最多2次，且2次間隔要超過48～72h。也發現熱療可以降低腫瘤轉移性擴散，Luchetti[1]等認為這是因為凋亡和活腫瘤細胞的表面分子CD11a表達均下降。

熱療除了引起腫瘤血管內皮細胞骨架解聚改變細胞形態而達到抗腫瘤藥物在腫瘤部位大量滲透外，還通過細胞凋亡的方式引起腫瘤血管的破壞。因為當溫度低于45℃時，細胞的死亡模式以發生凋亡為主，而當溫度＞45℃時，細胞的死亡模式以壞死為主。已有的研究發現熱刺激以后腫瘤環境下的血管內皮細胞比正常血管內皮細胞死亡率更高，對熱的刺激更加敏感。實驗證明腫瘤熱療溫度處于43～45℃時，腫瘤環境下的血管內皮細胞凋亡率要大于正常血管內皮細胞。

2 腫瘤熱療物理加熱技術

影響腫瘤熱療取得高療效的因素中，最關鍵是加熱技術。也就是臨床熱物理方面，包括加溫（熱能場的產生）、測溫、體膜測量（場形測量）、臨床劑量（溫度檢測及熱劑量）等。 對于加熱技術，可以從傳統的理療設備說起，就是無加熱輻射器的熱常特性和測溫儀器，依據患者熱感來操控加熱功率進行治療。然后到腫瘤熱療機的產生，也就是加熱輻射器要再標準體膜下并測出加熱特性的SAR分布圖形，初步的量化方法作為比較評價輻射器物理加熱特性好壞，所以可以用了解有效加熱面積EHS及有效加熱深度EHD等，明確了準確測溫的重要性。接下來出現各種單點、多點等測溫探頭儀器，規范了質量及保證等基本條件。現在腫瘤熱療機的多元輻射源，可將多個小輻射元置于一個大輻射器內，通過對各輻射元的功率、相位控制等，達到對調節加熱區SAR的形狀和分布。如日本Kato提出6電容元陣（6對電容聚焦形）射頻輻射器，法國的Jasmin三電容射孩輻射器，美國Sigma EYE的環形排列射頻24元陣輻射器以及美國SONOTHERM超聲16元陣輻射器等，其中SONOTHERM是將輻射器的多元陣化與腫瘤體積的多元化一一對應，可對腫瘤各體積元的溫度進行獨立閉環控制，以求最大可達15cm×15cm×8cm腫瘤的均勻加熱[2]。

多數學者認為理想的加熱技術就是要精確到把10%的癌組織加熱到41～45℃的有效溫度范圍，并且維持在40～60min，使癌細胞受到毀滅性的殺傷以及抑制等效果。并且同時要避免靶區外正常組織的＞45℃所造成的損傷。但是根據腫瘤組織的異質、血運等不一的因素容易導致在受熱前出現溫度分布不均一的現象。所以物理工程學家一直不斷的改進加熱技術和裝置，希望達到受熱后100%腫瘤體積內的溫度分布能較均勻的達到治療的溫度，特別是對深部或區域性的部分而言。加熱技術很難達到加熱均勻的原因是因為活組織的血流及組織熱特性等，讓溫度很難達到均勻分布，所以為了克服此問題，科學家必須研究出有足夠精度的無損測溫以及各個組織體積元吸收功率的獨立閉環控制。也就是說為了使腫瘤組織得到合適條件加熱殺死，必須先實現腫瘤分區或分元（體積）進行加熱等多輻射源輻射器進行加熱。在羅馬九十六年第七屆國際腫瘤熱療會議上認為無損測溫方法（MR）已開始進入商品階段，但就已絕大多數臨床治療來看，未來數年內有損的侵入式測溫仍是應用的主流。 近20年來雖然熱療技術已經研究開發出依據不同部位的局部（淺表、腔道、深部、組織間）、攻域性深部、肢體和全身等，使用不同能量的熱療方法，包括微波、射頻、超聲、激光等。臨床上效果最顯著的為淺表、腔道、組織間的加熱技術；局部深部加熱、肢體的加熱目前更加完善；區域性加熱對盆腔腫瘤已有很好的療效。從臨床熱物理的角度，治療前應要求熱能場在物理等效體模內的某一SAR“等能量（如50%）曲面”能盡量包圍治療靶區，而不在靶區外產生過熱點，在加熱的質量保證QA規范中常試圖以此來作為獲得滿意熱療的前提保障；臨床測溫方面，治療時監測溫度的一個重要問題是測溫點的布局，即測溫探頭的數目、位置及探頭置入方向等，這應嚴格按QA規范來執行；作為過渡，目前又開發出根據有限關鍵測溫點的數據及靶區斷層圖估算出靶區溫度分布的方法來監測治療。有報道指出歐洲多中心Ⅲ期臨床研究的結果就是在統一嚴格的質盤控制規范下，進行加熱和測溫（有損）的布局并對進行熱劑量數據處理從而取得顯注效果[3]。

腫瘤加熱技術及熱療機的進一步發展將是熱療輻射器多元化與無損測溫多元化的結合，并能進行多體積元獨立自動的加熱控制，達到腫瘤三維體積的理想均勻加溫。另外值得注意的動向是目前也有研究物理、化學、生物方法來改善熱組織本身的轉改，現在已有滿意的熱療效果了，但是能否在臨床上運用也必須進一步實驗了解。

3 熱療在宮頸腫瘤治療中的應用

目前宮頸腫瘤熱療方面單獨的使用的熱療法對完全緩解率（CR）是13%，而各種聯合放、化治療的方法則可以提高療效。

3.1 熱療聯合放療

熱療彌補了對放療不敏感的腫瘤，如高分化鱗癌、腺癌、黏液腺癌等都有療效。熱療直接殺傷腫瘤細胞并且增強放療敏感性使療效增加1.5～5倍，產生協同作用。其協同作用可解釋為熱輻射誘導的組織細胞對放射線的敏感性增強，或稱之為熱放療增敏性。放療時S期（DNA合成期）的腫瘤細胞對放射線耐受，不易殺滅，而高溫對S期細胞的殺滅作用特別明顯，從而使熱療和放療效果得到很好的補充。其次，乏氧細胞不易被射線殺滅但對熱療很敏感。所以熱、放療也具有互補性。 由于腫瘤接受射線輻射后部分細胞殺傷，部分細胞修復，放療后立即給與加溫熱療可以繼續阻斷腫瘤細胞的修復達到抑制作用，所以放療后加溫療效較好，但是仍然在爭議中。目前可以確定的是放、熱療時間間隔越短越好，如果能在放療同時加熱療效更好。關于放、熱療的療效是否提高治愈率。在亞洲，五項熱療聯合放療治療宮頸癌的標準模式中，只有一項是未顯示出任何優勢，另外一項有達到好的控制率，其余三項顯示完全緩解兩次和局部控制率及無病生存率都是顯著的。所以熱療聯合標準放療，對局部進展型宮頸癌可獲得好的療效。荷蘭1996年即把熱療聯合放療作為宮頸癌的標準治療模式，并指出這種聯合治療模式主要用于那些不適合化療的宮頸癌患者。但是也有研究認為，因為患者樣本數太少或隨訪期太少，所以熱、放療實驗不能證實生存率是否有提高[4]。

3.2 熱療聯合化療

現在臨床證實了熱療對化療有增效作用，熱療可促進一些化療藥物的細胞毒作用，并提高腫瘤內部化療藥物的濃度，且有助于逆轉或推遲某些化療藥物的耐受性[5]。并且發現高溫改變了細胞膜和血管的通透性而增加療效[6]，還增加了藥物與DNA的交聯，降低DNA修復能力，抑制化療后癌細胞的修復和合成，從而增加細胞毒性以及逆轉對化療藥物的多藥耐藥性[7]。并且化療對熱療也有增強作用。熱療主要是作用于S期及腫瘤中心乏氧細胞，而對非S期細胞的殺傷作用強。當熱療的溫度大于40℃可以與烷化劑、氮芥、鉑類產生協同作用，藥效可增強1.2～10倍，其中決定藥效的關鍵是熱療時間的曝露程度。

對于熱療是否增加化療的毒性，現在這范圍的研究已經有獲得高的反應率以及可接受的毒性，因為隨溫度升高而增加抗癌細胞毒作用，熱療增加腫瘤細胞對DDP的攝入以及由DDP引發的自由基數量、部分或完全逆轉細胞對DDP的耐受，因此有助于提高療效。只是熱療依賴于藥物敏感的組織的溫度還是目前需要解決的問題。

3.3 熱療、化療、放療聯合

既然熱化療、熱放療以及放化療均有協同作用，那么熱療、化療、放療的協同作用應當更為顯著。例如熱療聯合放療及順鉑化療的臨床治療結果顯示：Ⅰ/Ⅱ期臨床研究采用3種模式在不同位置不同類型的腫瘤作治療及毒性分析，是有效的。而且動物實驗發現三種模式聯合治療具有協同作用，也比單一模式治療效果更好[8]。對于術前熱放化治療在進展（PD）期宮頸癌，得出3種模式聯合其介導的高反應率，能夠手術后治愈率提高。因此熱放化療和無手術治療，除了提高療效同時減少并發癥發生[9]。

3.4 熱療聯合生物治療

宮頸癌的生物治療已經在不同的方向表現出誘人的潛力，現在也有研究將生物治療聯合熱療治療宮頸癌。目前，熱激活基因放療方面，發現溫和熱療可明顯改善病毒載體的分布及彌散。通過腺病毒介導的熱激活反義Ku70基因表達可以放射增敏腫瘤細胞。通過微正電子發射型電子計算機斷層掃描（positron emission tomography，PET）影像監測病毒載體的分布彌散[10]。現在有人用樹突狀細胞（dendritic cell，DC）與熱療聯合治療41例宮頸癌癥患者，有1例患者伴頸部和腹主動脈旁淋巴結轉移，瘤內注射DC細胞以及頸部熱療，患者獲得完全緩解。頸部及腹主動脈旁腫大淋巴結已消失[11]。生物治療聯合熱療在宮頸癌方面已經取得初步進展，但仍然需要進一步研究。

4 問題與展望

熱療與其他治療方式聯合主要應用于PD期及復發性宮頸癌。研究也主要集中在宮頸癌體外熱療，宮頸癌腔內熱療研究較少。因為必需要通過測溫驗證才能證明熱療的有效性。目前膀胱、陰道、直腸等管腔內所測的溫度作為預測的溫度參考點，現在仍然在探討其是否真的能代表宮頸癌內的溫度。而且在測溫的手段方面，對于不損傷但又有精確的測溫方法也在研究中。熱放療的治療，存在的問題包括放療合適劑量，分割的次數及最佳聯合應用的次序等。隨著加溫治療設備改善及研發，測溫技術改進及臨床上深入研究，以及隨著宮頸細胞學檢查，已經普遍的開展以及陰道鏡也在廣泛應用。更多的宮頸上皮內瘤變（Cervical Intraepithelial Neoplasia，CIN）才得以早期發現，對于宮頸癌治療，提早治療可以提高患者治療后的生活質量。 目前婦科所使用的消融展品主要有微波消融、射頻消融、激光熱療等。根據加熱的物理能量，上述的能量都有其特點及問題。微波加熱因為穿透深度限制，主要作用外部淺表、腔內及組織間的加熱；射頻消融主要用于區域性深部腫瘤及較大范圍的作用組織間加熱，臨床上有人聯合藥物將其用于CIN的治療，但是對于術后并發癥以及聯合藥物的治療情況仍需要深入的探討；激光加熱在腫瘤的研究中發現會導致局部組織升溫過高造成碳化，繼而改變光傳輸特性，給熱量輸運帶來很大困難，甚至可能導致光纖燒毀。現在有人提出高強度超聲的治療，超聲有穿透深度、加熱場較準直及聚焦等優勢，在一定大及深的體積范圍內進行加熱，已有人進一步研究宮頸腫瘤的治療，發現可明顯破壞宮頸腫瘤細胞并抑制腫瘤細胞生長，對輻照靶區邊緣腫瘤細胞有促進凋亡作用。但超聲有不易穿透含氣空腔以及骨吸收等間題，其主要應用范圍還是以頭頸部、乳腺、胸壁、盆部、肢體等淺表或深部腫瘤均多；另外也有人提出單用可控陡脈沖電化療來殺傷腫瘤細胞，動物實驗已顯示能量可控陡脈沖電化療達到殺傷腫瘤細胞以及抑制腫瘤細胞的作用，而主要還是結合化療為主的治療。 熱療的技術的不足是因為受到適形加熱裝置和實時測溫監測手段包括最佳的加熱溫度、持續時間、加熱次數、復雜的腫瘤幾何外形的限制。而部分常規熱消融技術所產生的組織凝固區域的形狀因為較為規則，所以為了測底殺滅腫瘤，難免會造成腫瘤周圍組織或器官的損傷，引發嚴重的并發癥，對術后患者的健康構成問題。而且區域熱療和局部熱療對機體的加溫是區域性（加熱范圍占機體體積的1/3～1/4）或局部的。其局限性在于，它們都不屬于全身性的治療手段，對于遠處播散的轉移瘤無法實施治療；局部熱療就療效而言，更適合于治療淺表和體積較小的腫瘤，其優點在于使腫瘤組織局部溫度達到42.5℃以上，能在相對較短的時間內殺滅癌細胞。在宮頸治療部位的腫瘤就不需要考慮血管阻斷等需要實施較為復雜的外科手術，以及不存在大血管造成的降溫效應等。關于熱療聯合其他方法治療，從理論上說，改變組織的某些物性，如熱導性、電導率等，可以調整相應的加熱特性，則有效的避免因為腫瘤形狀引起的問題發生[12]。術后可以結合影像學并隨訪盡早發現腫瘤是否殘留、復發，以便及時補充治療以及改善上述引起的問題。

宮頸腫瘤疾病的熱療，仍然需要諸多理論與技術問題待解決。包括宮頸癌腔內熱療及體外與腔內配合熱療的問題。思考如何與其他治療聯合運用才達到理想的治療療效以及如何避免熱消融導致的并發癥。如何提高腫瘤免疫且避免腫瘤免疫抑制都是值得去研究。甚至是否需要結合影像學檢查都是要去思考的。期望熱療在臨床階段的運用將會更精確，所以選擇性殺傷腫瘤細胞避免損傷正常組織，避免熱點及療效的預測都是很重要的。

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