邱延田 (天津市滨海新区塘沽向阳街社区卫生服务中心，天津 300457)
超声波除了能够通过超声影像辅助临床做出诊断外，超声波热效应还能被广泛开发用于治疗的先进超声治疗设备，本文就近几年超声波热原理的国际应用和研究进展作一概述。
1 超声物理疗法
超声物理疗法的第一个临床应用是未聚焦超声光束，可追溯至20 世纪50 年代，习惯上简称为“治疗性超声波”。这种设备通常由一个产生电信号的装置和手持式换能器构成。经过超声理疗技术训练的技师能够使用这种手持式超声换能器及耦合剂在患者疼痛或者受伤的骨骼部位作圆周运动，以达到物理治疗的目的。治疗原理是超声换能器加热受伤部位的肌腱、肌肉及其他组织，促进血液循环，加快伤口愈合。耦合剂包含各种不同疗效的药物，超声能够促进药物向皮肤内部的转运，通常称其为超声渗透或者声透疗法(与电泳类似)［1］。耦合剂中包含的药物如运动损伤治疗中常用的利多卡因和类固醇激素等。超声理疗在临床的治疗效果尚在研究中［2－3］。该疗法如果能够正确操作发生意外(如烧伤) 的概率极低。总之，超声物理疗法是一种高效低风险的治疗方法。
2 超声热疗
从20 世纪80 年代到20 世纪90 年代学者对超声热疗应用于大器官癌症的治疗进行了一系列探索。这种方法把癌组织加热到42℃～45℃，并持续30 ～60 min，能够达到阻滞癌细胞生长扩散的目的［4］。该方法使用的多元阵探头频率为1 ～3.4 MHz［5］。临床报道治疗过程中，可以合并放疗进行，也可单独使用，疗效明显［6］。研究显示超声热疗效果优于纳米给药［7］。虽然中等温度的超声热疗没有广泛应用于临床，但是超声热疗的优势已被转化于研究高强度聚焦超声(High－Intensity Focused Ultrasound，HIFU)。
3 高强度聚焦超声
高聚焦超声起初应用于脑外科手术无法达到的帕金森疾病的脑组织消融［8］。HIFU 系统中，主要部件包含一个信号发生器和一个聚焦转换器，后者聚焦后能够产生功率大于1 KW/cm2，频率为0.5 ～7 MHz 的超声焦点。由于焦点较小，可应用与对直径为几毫米的组织进行超声消融。使用过程中应严格控制超声焦点位置以免伤害正常组织。这种方法被美国食品与药品管理局(food and drug administration，FDA)推荐用于子宫平滑肌瘤消融，心脏消融术，内脏软组织消融术及整形过程中提高眉毛的位置［9］。另外，文献报道HIFU 也可用于治疗青光眼［10］。除了FDA 批准的临床已经使用的HIFU 设备，还有一些正在研进行研究的设备［11］。在诸如多级射频、激光、微波等非电离能量转换研究中，高强度聚焦超声的临床应用是研究比较活跃的领域之一。HIFU 目前正在进行对于神经传到治疗的研究［12］。其他HIFU 应用领域方面，最传统也是目前掌握研究数据最多的治疗应用是良性前列腺增生和前列腺癌。一系列包括数年跟踪随访记录的多中心系统性研究证实:HIFU 治疗前列腺癌效果良好［13－14］。
超声波能量治疗应用的一个关键因素是如何控制超声焦点位于换能器平面几毫米到几厘米的范围内。因此，精确地确定治疗区域与超声系统的位置是非常重要的。此外，精确估计超声治疗区域的组织构成是保证充分治疗的前提。
超声治疗应该能够被移动到不同的人体位置以完成治疗计划。磁共振成像与超声成像是确定超声治疗对象的影像引导和治疗控制的常用方法。磁共振成像能够测量超声治疗过程中的温度变化［15］。特殊的包含超声治疗子系统的磁共振系统已被临床应用于子宫肌瘤、脑组织疾病［16－17］、胸腔组织疾病［18－19］、骨组织疾病［20－21］、前列腺癌［22］。超声为基础的成像和监控功能使超声治疗与影像调节结合在同一套系统中成为可能。超声成像监测超声治疗过程中组织结构变化相关技术仍在开发中，一些可能的开发方向包括声速、衰减、硬度、靶器官蒸汽含量变化的结合［23］，包括蒸汽探测［24］。
除了外部聚焦的装置，一些其他的装置和系统正在开发用于软组织凝固，这些方法最主要用于介入治疗方法:经皮间质性肝组织消融或通过自然孔口消融［25］，如用于经直肠前列腺疾病治疗;经尿道进行超声前列腺理疗［26］;内窥镜结合导管内超声探头治疗胆管癌［27］;血管内介入超声治疗的方法已被用于心脏消融术［28］。
非创伤性超声治疗在美容医学中的应用正在越来越多的被研究和开发。在该领域中聚焦超声是在皮肤和皮下组织(真皮到皮下脂肪)的2 mm 至20 mm 引导进行。治疗过程可产生约1 立方毫米到几十立方厘米的非常小的损伤。该方法可以提供一个更安全的吸脂整容选择方法［29］。表皮组织暴露于高强度聚焦超声，导致胶原蛋白基础的收缩(真皮)或脂肪组织破坏［30］。欧盟与加拿大推荐一套应用于医学美容的超声设备［31］。根据不同的设备需要及美容应用需要，超声的热能机制和非热机制都被应用。这些设备目前已被批准在美国使用。这种技术的长期应用以及注册审批仍在研究中。
高强度聚焦超声应用涉及对靶器官进行大量输送超声能量，应尽可能避免意外组织损伤。例如，发生意外的烧伤和疼痛。此外，高强度聚焦超声可能会导致血管痉挛和出血，进而导致器官产生空化［32］。HIFU 的其他生物效应和并发症也可能发生，每个应用都有相应的风险。治疗前列腺的高强度聚焦超声装置，如前列腺癌，可导致多种泌尿系统并发症，包括阳痿和尿失禁［33］，还可以引起其他类型的治疗前列腺癌。高强度聚焦超声已被用于组织消融治疗心房纤维颤动，不良反应是有可能产生肺静脉分离，更为严重的并发症可以导致难以愈合的心房食管瘘［34］。HIFU 对于肝癌和胰癌的治疗也可导致严重的并发症，包括瘘管形成和肋骨坏死及迟发肋骨骨折［35］。应用HIFU 设备时，应加强安全考虑，确保有利的一面应用于临床治疗，同时尽量避免对患者的伤害。
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