聚焦超聲：婦產科的“隔山打牛超能力”

說到超聲，可能很多人都比較熟悉，在體檢中我們常常會接觸到。而從應用的角度來看，也許很多人不知道，醫學超聲可以分為診斷超聲和治療超聲。診斷超聲主要是以高頻低能量形式應用于醫學領域，以探查和提取人體信息為目的，一般不會在人體組織內產生不可逆轉的生物變化；而治療超聲主要是以低頻（相對診斷超聲而言）高能量的形式作用于人體，使人體組織發生某種有利于疾病治療或是身體康復的變化。根據所用超聲強度的不同，治療超聲又可分為理療超聲、熱療超聲和高強度聚焦超聲。本文對近年高強度聚焦超聲在婦產科疾病治療中的應用進行介紹。

我們可以用放大鏡和紙張做一個小實驗。在實驗現場，太陽光聚焦到紙張上，紙張被燒出了一個窟窿，很快就冒煙了，隨著光點的移動，紙張一直跟著不停地燃燒。這是因為陽光通過放大鏡的折射后，形成了溫度很高的聚光，聚光會點燃可燃物。其實，高強度聚焦超聲（HIFU）也會產生類似放大鏡的聚光效果，是一種利用聚焦的超聲波能量，在體內作用于特定區域的非侵入性治療技術。具有安全、有效、無放射損傷、痛苦小、術后恢復快等特點。目前HIFU在婦產科主要用于治療子宮肌瘤和子宮腺肌癥，有關治療其他婦產科疾病的研究也正逐步展開，HIFU在婦產科領域的應用范圍愈加廣泛，是未來微無創治療的發展方向。

超聲用于治療腫瘤的歷史

腫瘤的熱療法有其悠久的歷史。據文字記載，1816年科利（Coley）發現一名患者頸部的圓細胞肉瘤經過丹毒陣發性發熱之后自行消退， 在這一發現的啟示下，人們便開始用各種辦法使人體周身或局部發熱對腫瘤進行治療，取得了一定的療效。到20世紀70年代， 由于科學技術的迅速發展， 高頻、微波和超聲技術被引入作為加熱手段。特別是超聲技術， 由于安全、可對深部腫瘤加熱而格外受到青睞。

熱療超聲是將大塊組織加熱并使其保持在43～45℃，以抑制、殺死癌細胞。熱療超聲的一個關鍵問題是要求在較長的治療時間內使癌體溫度保持在43～45℃之間，這就對測溫和控溫技術提出了相當苛刻的要求，由于缺乏相應的無損測溫技術，當被加熱的組織中存在大血管時，因為大血管與周圍組織熱量交換較多，熱療往往難以達到預期的效果，使熱療的發展受到限制。

而HIFU是在常規熱療的基礎上發展起來的。1942年，林恩（Lynn）首先提出了超聲外科的概念，他采用凹球面石英晶體產生高強度聲束，將其作為神經外科研究的輔助手段。后來，弗萊（Fry）做了發展，主要仍應用于神經外科，他嘗試采用聚苯乙烯透鏡對平面聲波聚焦，通過將高能量的聲波在距聲源一定距離的區域聚焦，可以將焦域內的腫瘤組織全部殺死，而焦域外則不受傷害。1956年，布羅夫（Burov）首次提出：治療腫瘤時，短時間的高強度聚焦超聲輻照比長時間的低強度輻照效果更好。HIFU使用低兆赫量級頻率的超聲束在人體外進行聚焦，使焦點的聲強高達每平方厘米幾千至幾萬瓦。聲束以體表可以接受的低聲強進入人體，使焦點置于靶組織（如腫瘤）上，短時間（0.5～5 s）輻照使靶組織溫度升到60℃以上致其急性熱壞死又不損傷周圍正常組織。高強度聚焦超聲已被當作腫瘤治療的一種重要手段加以研究。

HIFU越來越多地被用于不同的醫學領域，其中一個特別熱門的領域是腫瘤學。在尋求優化癌癥治療的過程中，HIFU正在成為一種有前途的多功能技術，既可以作為一種新型的獨立治療方法，也可以作為一種可以增強現有藥物治療效果的技術，已經成功應用于實質性腫瘤和非腫瘤的治療。HIFU治療由兩種成像方式引導：超聲和磁共振成像。超聲引導的HIFU設備是超聲實時成像，治療效率更高，同時在臨床應用時間長，技術更成熟，安全性更有保障。磁共振引導的HIFU設備優勢在于磁共振圖像清晰，并且是溫控監測效果，便于學習與掌握。2004年，磁共振引導的HIFU消融術被美國食品藥品管理局批準用于治療有癥狀的子宮肌瘤。不過，受限于現在的科學技術以及較短的臨床應用時間，磁共振引導的HIFU還不夠成熟，但是在未來，隨著成像時間的縮短和測溫技術的進一步成熟，磁共振引導的HIFU是一種非常有前景的方法。

電子相控陣聚焦技術——21世紀腫瘤綠色治療手段

HIFU腫瘤治療系統的核心部件是聚焦超聲換能器，其結構分為單元式和多元陣式兩種。多元相控陣換能器具有“焦點和掃描靈活多變”及“可多點同時聚焦”等特點，是當今HIFU技術的發展趨勢。通過對幾十個甚至幾百個陣元實施相位的精確控制，可以自由控制焦點數目和位置，從而提高治療準確性和治療速度。電子相控陣聚焦的主要優點是不需要機械移動，掃描速度快，精確度高，而且可以根據腫瘤的大小和位置來設定聚焦方式，通過電路來控制焦點，根據需要預先設定好加熱圖，這樣不僅節省了時間，而且給有骨骼遮擋（如肝）部位的腫瘤治療提供了方便。利用此方法可以一次形成多焦點，對于較大體積的治療區域，這種治療模式不僅可以減少治療時間，提高治療效率，而且對比單焦點掃描方式可以獲得更好的聲場分布，達到較好的治療效果（圖1）。在實際治療中，由于相控陣陣元的延遲時間可動態改變，可補償由于移動或組織的非均勻等因素造成的畸變。

高強度聚焦超聲的應用——生生不息，保護生育力

HIFU已廣泛應用于婦產科領域，尤其適用于需要保留子宮器官功能的治療。

子宮肌瘤 子宮肌瘤是最常見的女性生殖系統良性及多發腫瘤，發病率可達20％～25％，對于有明顯癥狀的子宮肌瘤，手術切除是最常見的治療手段。由于子宮動脈供給卵巢的血液約占卵巢總供血量的1/2，因此切除子宮可能使卵巢功能衰退，導致更年期綜合征、骨質疏松、心血管疾病等發病率增高，且患者接受度差，不僅是手術所致創傷，對女性心理也有較大影響。而微創手術往往價格昂貴，存在一定的手術并發癥的風險。對于未生育女性而言，迫切需要保留生育功能，進行單純肌瘤切除需要嚴格遵循避孕時間，因此往往會使其錯過最佳受孕時間。

高強度聚焦超聲可直接作用于肌瘤的瘤體，使其發生凝固性壞死，促其萎縮或消失，從而達到治療子宮肌瘤的目的。國際和平婦幼保健院通過多中心臨床研究，利用相控陣高強度聚焦超聲消融滋養動脈治療子宮肌瘤（圖2），能夠使肌瘤血管網產生栓塞，肌瘤逐步吸收并縮小，縮短輻照時間，減少并發癥，可以有效減輕子宮肌瘤所產生的癥狀（圖3）。對卵巢功能及子宮內膜無明顯影響，是一種有效的方法，具有良好的臨床推廣價值。

子宮腺肌癥 子宮腺肌癥是指子宮內膜腺體和間質異常侵入子宮肌層中，一般為彌漫性生長。患者表現為月經量增多、經期延長、呈進行性加重的經期下腹疼痛、腹部包塊、貧血、不孕等，嚴重影響生活質量。目前治療肌腺癥的方法主要有藥物治療、手術治療及微創治療。

藥物治療主要適用于年輕、癥狀較輕的患者，以及術前術后的輔助治療。但是長期使用副作用大，易導致消化系統癥狀及肝功能異常。手術治療包括宮腔鏡下病灶切除術、子宮楔形切除術以及全子宮切除術，但這些技術存在使用范圍較窄，不能徹底清除病灶，殘留病灶仍有復發可能，且不能排除后期妊娠子宮破裂可能等問題。此外，也不適用于很多處于生育年齡、有生育要求的患者，或不能接受全子宮切除術的患者。

微創治療主要有子宮動脈栓塞術、射頻消融和高強度聚焦超聲。子宮動脈栓塞術因其創傷小，效果好的優勢，近年來發展較快，但其有導致卵巢功能下降可能。射頻消融是一種熱消融治療方法，臨床應用較少，缺乏大樣本量研究，不能排除其引起子宮內膜損傷的可能。高強度聚焦超聲治療為近年來發現的針對子宮內膜異位癥及子宮腺肌瘤的有效無創治療方法，能有效縮小病灶、緩解痛經、減少月經量，而且即使復發仍可再次治療，但其療效、安全性、成本效益和生育結果需要通過隨機對照試驗來評估。

異位妊娠 異位妊娠的發生率近年來呈逐漸上升的趨勢。隨著陰道超聲的廣泛應用及放射免疫方法測定人絨毛膜促性腺激素（β-hCG）敏感性的提高，越來越多的異位妊娠得到早期診斷，從而使患者得到更多的保守治療的機會。有研究表明HIFU對保護有生育要求異位妊娠女性的生育功能具有積極的意義，但治療過程中能量擴散對卵巢功能及再次妊娠的影響需要研究。

宮頸及外陰疾病 HIFU用于治療宮頸及外陰疾病，其創傷小、并發癥少、治愈率高，可替代物理治療。除外陰鱗狀上皮內瘤變處于動物實驗階段，宮頸炎、外陰上皮內非瘤樣變和尖銳濕疣均已處于臨床應用，且獲得滿意的治療效果。

剖宮產瘢痕妊娠（CSP） CSP為剖宮產術后較少見的遠期并發癥，是指受精卵著床在瘢痕處向宮腔內或肌層甚至漿膜層生長，易被誤診或漏診而行清宮術或繼續妊娠導致患者大出血或子宮破裂，嚴重時死亡。通常治療方式如化療或介入栓塞治療后仍有切除子宮和喪失生育的可能。HIFU直接破壞瘢痕處胚胎及絨毛組織，可減少出血和保留完整子宮。后續需大樣本隨機對照研究以獲得結論性建議。

胎盤植入 在產后出血的眾多影響因素中，胎盤植入屬于較為重要的一種。當胎盤植入沒有得到有效處理時，可能致使患者出現缺血性休克，嚴重者甚至危及生命。HIFU治療技術通過熱效應、機械效應等原理去除病灶組織，可以更好地改善患者的預后質量。

婦科惡性腫瘤 用高強度聚焦超聲聯合化療治療，控制腫瘤生長，延長患者生存時間，為復發性和手術困難的婦科惡性腫瘤患者提供新的治療策略。

高強度聚焦超聲治療的優點和挑戰

HIFU在婦產科臨床應用中必須遵守保留子宮、保留生育功能的原則，以有利于患者生理、心理健康為出發點，在目前的技術層面和相關條件下最大限度地考慮患者的器官完整、功能完善。對患者而言，HIFU療法不開刀、不流血，避免了傷口感染引起的并發癥，且能最大限度保留子宮的完整性，加快子宮恢復、保護女性生育力；術后也無需住院，可實現“即到即治，即治即走”的診療模式，能最大程度地減少治療對患者生活的影響。此外，HIFU還具有以下特點：人性化治療——為患者提供人性化治療方案，術前準備相對簡單，無需麻醉或鎮痛，治療時患者可自由仰躺在床上，治療舒服度高；精準醫療——配備多項體外精確定位、術中影像導航的功能，能根據腫瘤真實形態進行治療，保證治療的精準，避免治療的遺漏；安全程度高——治療過程中，醫生可實時監控整個治療過程，患者在清醒狀態下，以微感狀態完成整項治療。

當然，HIFU治療亦存在一定的局限性和挑戰。如當腫塊越大時，重復消融次數越多，治療時間更長；超聲波在生物體內傳播過程中其能量隨距離和深度的增加而呈指數性衰減，并且組織器官血流亦會帶走部分能量，削減靶組織內能量的聚集等。有關HIFU在婦產科應用的深入和擴大值得臨床進一步研究。

結語

國際和平婦幼保健院完成了國內第1臺SUA-I相控陣聚焦超聲（PHIFU）對子宮腫瘤的臨床轉化，提出利用相控陣高強度聚焦超聲消融滋養動脈治療子宮肌瘤的無創截斷治療模式，能夠使肌瘤血管網產生栓塞，肌瘤逐步吸收并縮小，縮短輻照時間，減少并發癥，有效減輕了子宮肌瘤所產生的癥狀，對卵巢功能及子宮內膜也沒有明顯影響。目前已成功治療患者100多例，具有良好的臨床推廣價值。我們也將進一步著力于聚焦超聲與多學科交叉融合、治療機理研究、臨床適應證拓展，讓患者生存獲益或改善其生活質量，為實現“健康中國2030”的戰略規劃助力。

本文根據筆者在上海市科學技術普及志愿者協會主辦的“海上科普講壇”上的報告撰寫而成