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高强度聚焦超声（highintensityfocusedultrasound，HIFU）是一种新型的无创性局部治疗肿瘤的超声加热技术。它利用超声波可穿透性与可汇集性的特点，体外发射聚焦超声波作用于体内病变组织，从而达到在焦点处破坏病变组织的目的，目前已被应用于多种良恶性肿瘤的治疗，疗效确切。
由于无需采用侵入性手段，HIFU也被称为无创性超声切除（noninvasiveultrasoundablation，NUA）或聚焦超声外科（focusedultrasoundsurgery，FUS），是当前肿瘤治疗领域研究和应用的热点之一。
一、HIFU的治疗原理
1.1高热效应媒质中的超声波在传播过程中可导致媒质分子的剧烈振动，引发一系列物理反应使局部温度升高，此为热机制。射入组织的部分超声能量在生物组织的声吸收特性下转变为热能。靶区的超声波能量叠加之后，瞬间（0.5秒～1.0秒内）使得聚焦区内的温度升高至65℃～100℃，最终会导致靶区组织发生不可逆转的凝固性坏死[1]。而病灶区域周围或覆盖的组织由于能量分散、温度较低得到保护而不会损伤。
1.2空化效应空化效应指的是过高的超声强度产生巨大的声压幅值，正负压相继出现。负压期拉力撕破组织形成空化微泡且快速增大；正压期空化泡被压缩、膨胀而崩溃。极小的空化泡中汇集了大量声场能量，形成局部高温和高压等极端物理变化，引发能量释放及局部温度瞬间升高，导致靶区细胞发生膜结构崩溃、细胞器破裂等不可逆的损害，细胞出现坏死；微观上发生了机械牵拉和热损伤的结合[2]。
1.3机械效应机械效应是指HIFU能够产生较大振幅的机械波挤压和牵拉肿瘤组织。组织细胞在HIFU超声作用下往返高速振动，剧烈的力学作用能够破坏靶组织细胞和附属细胞器，降解DNA大分子、产生酶变性等从而导致细胞功能的改变。低声强、长时间损伤组织的机制以热效应为主；而高声强、短时间则以瞬态空化效应为主。
1.4免疫机制肿瘤局部热疗的研究发现，肿瘤局部热疗可刺激机体的免疫系统，增强巨噬细胞、T淋巴细胞和NK细胞的细胞免疫功能[3]。高热还能通过促进肿瘤组织合成热休克蛋白而提高机体的免疫功能。有学者认为超声治疗的抗肿瘤免疫机制是由于HIFU治疗时产生的焦域内高温导致肿瘤靶组织出现凝固性坏死，形成高温固化留置瘤苗的效果；除了超声破坏肿瘤组织使瘤/宿主优势得以改善之外，同时高温使肿瘤细胞变性而改变了肿瘤细胞的抗原性，更进一步刺激机体产生特异性和非特异性免疫反应，对于克服肿瘤细胞的免疫逃逸和免疫封闭具有积极的作用[4]。
1.5声化学效应肿瘤细胞在HIFU作用下可以产生化学反应，能够将H2O分解为H+和OH-，破坏肿瘤细胞。
1.6破坏肿瘤滋养血管HIFU能够损伤2㎜以下的小血管，使肿瘤组织出现缺血坏死；但对大血管无此类作用。HIFU可抑制血管生长因子，损伤新生的内皮细胞及管腔。HIFU治疗后病理结果可见血管周围肿瘤组织出现凝固性坏死，电镜显示血管内皮细胞损伤，血栓形成。
1.7在化疗中的协同作用HIFU与化疗药物在治疗肿瘤过程中具有协同作用。与单纯的HIFU治疗相比，肝癌患者在肝动脉栓塞化疗之外行HIFU治疗后肿瘤体积明显缩小，差异较前者有显著的统计学意义[5]。有报道将化疗药物与碘油形成乳化剂进行肝癌栓塞化疗，把碘油注入离体肝组织后可以和HIFU产生协同升温作用[6]。
二、HIFU在妇产科领域的应用
大量研究报道HIFU治疗子宫平滑肌瘤疗效肯定，优势明显，且不会对母体生殖与生理造成明显影响[7-8]。RabinoviciJ等[9]在MR介导下利用HIFU治疗35例有症状的子宫肌瘤患者，在术后的1、6个月时段记录临床症状和肌瘤大小，结果发现临床症状改善的患者达到总数的69%，证明HIFU是一项较好的无创治疗子宫肌瘤的方法。任小龙等[10]报道用HIFU治疗62例子宫肌瘤患者，超声随访瘤体均径。结果显示与治疗前均径相比，治疗后1个月瘤体开始缩小，3个月瘤体缩小明显，与治疗前比较有统计学差异（P<0.05）。HIFU治疗后肌瘤组织在电镜和光镜下出现细胞坏死、核碎裂溶解和细胞器损伤，亦有血管的中断和空泡的生成；从而说明HIFU治疗子宫肌瘤有着确切的疗效。孙海燕等[11]利用HIFU治疗88例子宫肌瘤患者，治疗前后的CDFI与超声造影结果显示治疗2～5d后血流信号降低，肌瘤内未见造影剂，内部回声不均匀性上升。治疗后3个月肌瘤平均体积比治疗前缩小了52%；肌瘤内部血流信号消失，同时临床症状明显减轻。
慢性宫颈炎是一种常见的妇科多发病。传统治疗方法术后出血明显，并发症较多。国内学者[12]利用HIFU单次治疗了313例慢性宫颈炎患者。300例完全随访的患者中，轻度、中度、重度患者的治愈率分别达到100%、95.2%、91.7%；总有效率则为94.74%。HIFU治疗慢性宫颈炎的原理是超声作用在深部宫颈组织，表面组织无缺损，同时还保留宫颈结构；疗效显著且并发症很少。外阴上皮内非瘤样病变是指女性外阴皮肤和黏膜组织发生变性及色素改变的一组慢性疾病。焦鲁霞等[13]利用HIFU治疗900例外阴上皮内非瘤样病变患者，结果发现治疗后6个月和12个月的有效率分别为94.9%和83.7%。Li等[14]利用HIFU治疗76例外阴上皮内非瘤样病变患者，随访2年发现完全治愈49例，症状明显改善23例，无效4例，总有效率达94.7%，且未见有严重并发症；该结果表明HIFU对治疗外阴上皮内非瘤样病变安全有效。
三、HIFU在泌尿外科领域的应用
九十年代以来多个国家陆续开展了HIFU治疗肾脏肿瘤的研究。Chapelon[15]最先进行了HIFU对肾脏消融的科学实验，结果显示HIFU治疗后能够导致肾组织持久凝固性坏死。
Wu[16]的报道总结了13例中晚期肾癌患者HIFU治疗的结果。其中完全消融3例，部分消融10例；血尿症状消失有7/8例，9/10例患者肾区疼痛不再。所有患者治疗后随访观察18.5个月，最终存活的患者有6例。该结果表明HIFU是中晚期肾癌一种安全可行的治疗方法。但是，HIFU临床治疗过程中由于受呼吸影响造成靶点移位以及人体结构的干扰而存在不足之处。KOHRMANN等[17]利用HIFU成功消融了3个肾脏肿瘤。术后6个月MRI检查发现肾下极的两个肿瘤发生萎缩，而处在肾上极的一个瘤体组织保持不变；其原因可能是由于肋骨的阻挡而导致定位不准确所致.
前列腺癌是最常见的泌尿系统肿瘤之一。有报道HIFU在长期控制中低风险组的局限性前列腺癌方面有肯定的疗效。BLANA等[18]观察了局限性前列腺癌患者HIFU治疗的远期疗效。随访（4.8±1.2）年之后发现无一人死于前列腺癌，92.7%患者活检结果显示为阴性，无生化复发的5年存活率达到了75%。作者认为HIFU治疗局限性前列腺癌安全有效。也有HIFU与内分泌疗法联合应用治疗前列腺癌的报道。谢群等[19]通过双侧睾丸切除术加上抗雄激素治疗（最大限度全阻断雄激素）的治疗方案，然后在治疗后1个月再行HIFU治疗。疗程结束后1个月复查血清PSA值。PSA值若大于4ng/mL将再次进行HIFU治疗。作者发现该疗法大大降低了前列腺癌患者血清PSA值，临床效果显著。良性前列腺增生症（BPH）在中老年男性中非常多见。吕军等[20]对150例BPH患者采用HIFU治疗，术后观察和随访的结果发现，术后患者的IPSS与QOL评分、PVR、Qmax以及前列腺体积与术前相比都大为改善。
四、HIFU在消化科领域的应用
肝癌是消化科最常见的恶性肿瘤之一，治疗困难，死亡率高。HIFU提供了一种治疗肝癌的无创性体外治疗新技术，并在基础研究和临床应用两个方面都取得了广泛的进展。动物实验结果显示HIFU处理后，肝癌组织出现一个热细胞毒坏死及纤维化的过程。HIFU治疗肝癌不仅是一个物理损伤导致癌细胞坏死的病理过程，还是多种免疫细胞和免疫分子参与其中的复杂病理生理过程。HIFU除具有杀死肿瘤细胞的作用之外，同时还可提高机体的免疫功能。谢勋鹏等[21]利用HIFU治疗H22移植性肝癌，通过细胞免疫学的变化发现HIFU治疗能促进机体的抗肿瘤免疫作用：HIFU并非直接增强机体免疫力，而是通过解除肿瘤对机体免疫力的抑制从而增强抗肿瘤能力。HIFU治疗后生存率与肝癌分期密切相关，肝癌分期是患者重要的预后因素。当前肝癌以手术治疗为主，HIFU为无法手术的患者提供了一个非手术治疗的新方案。HIFU既可以最大程度地破坏肝癌组织，又可以最大范围地避免对正常组织的损伤，具有广阔的应用前景。
五、HIFU在神经科领域的应用
血脑屏障的存在妨碍了许多化学药物在病理情况下进入中枢神经系统，无法实现无创性的靶向给药，因此极大限制了中枢神经系统疾病的治疗。磁共振成像监控HIFU联合微泡造影剂能靶向、可逆地开放血脑屏障且不损伤神经系统，是开放血脑屏障的最佳选择，并可能成为中枢神经系统疾病治疗的一种理想方法。Mei[22]等的实验显示在MRI引导的HIFU作用之后，抗癌药甲氨蝶岭通过大脑血脑屏障的浓度是HIFU作用之前的10倍。Liu等[23]研究大鼠恶性胶质细胞瘤的治疗。实验组采用经颅磁共振引导的HIFU开放大鼠血脑屏障靶向给药，结果显示实验组模型大鼠的平均存活时间较对照组明显延长。近年来HIFU不断被应用于脑神经科的临床治疗之中；在经颅磁共振成像引导下使用HIFU治疗胶质母细胞瘤，医护人员能够运用MRI温度成像系统始终监控靶组织的温度[24]。MartinE等[25]应用HIFU在经颅磁共振成像引导下，对9例慢性神经疼痛患者进行内侧丘脑选择性辐照治疗，靶区温度控制保持在51～60℃。所有患者表现出良好的耐受性，结果显示HIFU治疗脑部疾病安全有效。
六、展望
HIFU治疗具有精度高、微创性及无放射性等独特的优势，在医学界受到越来越广泛的关注，发展前景看好。但是，HIFU技术与其他相对成熟的技术手段相比，仍需更加完善的实验室和临床评估。相信随着技术设备等硬件设施的不断改进与临床研究的继续深入，定会取得新的突破，为肿瘤的治疗提供新的思路和手段。
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