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海扶无创科普论坛

2000-10-24 来源:光明日报  我有话说

说起癌症的治疗方式,人们的直接反映就是手术。由于手术治疗存在明显弊病———对机体创伤大,出血多,恢复慢,输血容易造成感染等,在过去的100多年里,人类为寻找其他更好的治疗方式做了无数次艰苦的努力和探索:放疗、化疗、激光、药物、基因工程……这些治疗方法虽都有一定疗效,但又都各有其弊病。为解决这一难题,学者们把目光投向了超声波。近10年来,高强度聚焦超声(英文缩写HIFU中文译为海扶)治疗肿瘤的研究使无创性体外治疗体内肿瘤从梦想逐渐变成了现实。在这场世界各国抢占海扶无创技术制高点的激烈角逐中,中国重庆海扶超声技术有限公司异军突起,站在了全世界这项技术的顶端,而他们研制的海扶超声聚焦刀则是现代最先进海扶技术的集中体现和代表。

海扶无创技术的核心:

生物学焦域

重庆海扶在这个领域拔了“世界第一”的头筹,首功应归于他们在生物学焦域理论问题上的重大创新和突破。在重庆海扶技术公司王智彪教授的生物学焦域理论产生之前,对超声聚焦来说,人体是一个复杂难测的世界。现代医学的发展尽管已可通过X光透视、B超、CT检查把人体组织结构看得明白透彻。但要使超声波束透过不同组织,在体内形成“刀尖”并能从体外进行监测,像一把真正的手术刀一样切除病灶却完全是两回事。因为如果我们把超声聚焦探头放在水里,可以观察和检测到超声波的强度分布和焦点大小,且焦点,即刀尖形状完全不变,从工程物理角度看,用高强度超声波聚焦治疗肿瘤是完全可能的。但从生物物理角度,则几乎根本没有可操作性。因为同样的超声聚焦探头在水里和在进入人体后效果完全不一样———超声在人体组织界面上会产生反射、衍射、折射、散射作用,从而使超声聚焦声场在人体组织内变成了难以预测的东西———它聚焦到什么地方?焦域形态如何?强度有多大?都变得难以琢磨、无法把握。

王智彪教授的贡献就在于找到了物理学焦点进入人体后产生的生物学焦域的规律和规则,即生物学焦域概念。找到了治疗各种脏器肿瘤的“刀尖”及治疗剂量标准,它是超声治疗学的基础;在不同组织、器官的治疗上找到了参照点,使物理和生物两个大系统间的关系得到了统一。形象一点说,生物学焦域理论对超声治疗学的贡献,相当于现代天体物理理论对天文学的贡献。太阳有多热、月亮有多亮、宇宙有多大是无法通过衡器进行度量来得知的,而现代天体物理理论解决了这个问题,人类对宇宙的研究才得以进行下去,才使登月从梦想变成了现实。超声聚焦探头———这把无形的刀进入人的身体后,生物学焦域理论能有效修正它在组织界面上产生的反射、衍射、折射、散射作用,使其完全按照指令形成不同脏器上的病灶所需要的不同强度、不同形状的“刀尖”对肿瘤进行切割,把生物和物理在刀尖上完美地结合起来。这是海扶无创技术的核心和关键,也是该技术区别于其他有一定疗效但落后许多的所谓相似技术的区别和分水岭所在。

有了独创的理论和无数次失败与成功的实践,才有了这项技术的结晶———海扶超声聚焦刀。只有它做到了将工程超声理论和生物医学有机结合,以全新的生物学焦域和超声治疗剂量学为理论基础,使纯物理的热能和空化作用随意集中在患者体内组织中毫米级的焦点上。这些点在超声聚焦的作用下,会产生凝固性坏死和空化效应,导致超声波声速发生改变。声速的变化使超声监视图像辉度发生改变,计算机就会根据辉度的变化,反馈性地调节治疗剂量,不可逆转地杀死这个点的肿瘤组织。

可以说,不是建立在生物学焦域理论基础上的“超声聚焦刀”,不是真正的海扶技术,也不可能做到在体外有效治疗体内的肿瘤。

海扶超声聚焦刀

怎样切除肿瘤

海扶超声聚焦刀是重庆海扶技术有限公司历时12年研制成功、世界首创、具有我国自主知识产权的大型高科技医疗设备,是国家“九五”重点科技攻关项目和国家自然基金委重点支持项目,是走过了4代实验机和一代临床机的艰苦科研历程,经受住了数百例临床治疗的考验,被证明确实有效的无创治疗肿瘤技术。它是超声医学、生物医学工程与肿瘤学相结合的产物,主要利用超声波的生物学效应,将超声波的能量聚焦于体内的肿瘤组织而直接杀死肿瘤细胞。另外,超声波对生物组织还可产生广泛的生物学效应,能刺激机体免疫功能,增强肿瘤组织抗原性,进一步加强其抗癌活性等。

海扶超声聚焦刀在治疗前,首先要根据病变部位选择适当的体位。为了保证高能量的超声聚焦于肿瘤内而不损伤周围的正常组织,一般需施行麻醉以减轻高温引起的深部组织和器官的疼痛和避免治疗中因病人体位的改变而影响疗效及安全。当用B超定位出治疗范围,并将有关参数输入控制系统后,就可以开机治疗了。在治疗过程中,通过调整超声聚焦输出功率、脉冲时间和扫描治疗方式,改变“刀尖”的大小、形状,从而完全覆盖不同大小、形状的肿瘤。由于坏死组织与非坏死组织在超声声像图上可表现出不同特征,医生还可有效地对治疗过程进行监测:即当肿瘤出现凝固性坏死以后,超声波的声速会发生变化,使B超肿瘤图像上的辉度发生变化,医生可根据变化情况,判断治疗是否完全和彻底。整个过程没有传统手术血淋淋的场面,医生的一切操作都是在计算机上进行的。

海扶超声聚焦刀既然取名为“刀”,那么这把“刀”的“刀尖”到底是什么形状,它又有多大呢?

海扶超声聚焦刀利用超声波的非射线性、良好的组织内聚焦性和能量的可渗透性,利用较弱的超声源,与太阳灶聚焦阳光在焦点处产生巨大能量原理类似,通过准确聚焦靶组织(肿瘤)产生的瞬态高温效应和空化效应,使肿瘤组织产生凝固性坏死,同时通过破坏肿瘤组织周围的血管,断绝其营养来源,使肿瘤组织失去生存条件,失去增殖、浸润和转移能力,“良性化”的肿瘤组织最后被机体溶解吸收。这种不侵入机体,不开刀,不流血的治疗方法,好比一把在体外操作,对体内肿瘤组织进行“切除”的“手术刀”。因此,超声聚焦刀的刀尖和我们平常理解的、看得见的刀尖的意义完全不一样。这个所谓“刀尖”指的是超声聚焦探头在人体内瞬态形成的高温使肿瘤组织形成的凝固性坏死的形状和大小。换言之,这个凝固性坏死的形状和大小即是刀尖的形状和大小。也就是说,肿瘤是用超声聚焦探头在体内形成的凝固性坏死来切割的。作用在不同脏器上,刀尖的形状和大小不一样,凝固性坏死的形状和大小当然也不一样。

超声聚焦刀尖是在超声波增强后,进入到人体内肉眼看不见的东西。生物学焦域概念对超声治疗学划时代的贡献就在于找到了并能把握住这“刀尖”,找到了并能把握住治疗剂量标准———治疗不同脏器的肿瘤,“刀尖”需多大?“切割”时间需多长?如果要更准确描绘“刀尖”是什么样的话,那就是:探头运动决定刀尖形态,辐照时间决定焦域大小。这是一位学者在听了海扶技术研究报告后,对这项技术浅显而精辟的概括,也是这项领先于世界的独创技术的核心和关键。

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