治癌新技術 超聲聚焦刀
資料來源 : 郭林之友
重慶海扶超聲聚焦刀
北京 FEP-BY02 超聲聚焦刀
上個世紀後期，我國的超聲技術在醫學領域的應用取得重大突破,以重慶醫科大學、北京大學和上海交大等單位在聲學、生物醫學工程、臨床醫學等相關領域進行深入研究，成功研發出具有我國自主知識産權的實用設備幷獲得相關批文。主要産品爲重慶海扶超聲聚焦刀、北京FEP-BY超聲聚焦刀、上海HIFU-2001超聲聚焦刀。
這裏所說的超聲聚焦刀，專指體外超聲波束在體內聚焦，利用焦點處65度——100度的高溫使病變組織凝固性壞死的高强度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，縮寫爲HIFU）腫瘤治療系統。
80年代末開始應用于臨床外科的新型手術設備“超聲切割止血刀”以及超聲熱療機雖然也是超聲技術應用設備，但前者是利用高頻超聲震蕩刀頭，使所接觸組織細胞內水汽化，蛋白氫鍵斷裂，將病變組織凝固後切開的一種外科手術切割刀。而後者的治療溫度一般在40度——60度之間，無法在瞬間使病變組織凝固壞死。因此，這兩類設備不屬于本欄目介紹範圍。
什麽是超聲波
聲音的大小，與"聲壓"有關；聲音的尖沉，與"音頻"高低有關；聲音悅耳吵雜，與"音調"是否和諧有關。
聲音的頻率簡稱"音頻"。一個振動的物體，每秒鐘振動的次數爲該物體的振動頻率，頻率的單位爲赫茲。一般地說，人類可以聽到的聲波振動頻率在20赫茲到20000赫茲之間。聲波振動頻率在20赫茲以下的聲波稱爲次聲波，振動頻率在20000赫茲以上的聲波稱爲超聲波，在這兩個頻率範圍的聲音人耳是聽不到的。
超聲波是一種在水等介質和人體中具有良好穿透性的、以震動波的形式傳播的一種機械能量。
超聲聚焦刀的設計原理
我國科研人員正是利用以上超聲波和聚焦的原理，製造出具有我國自主知識産權的高能超聲聚焦腫瘤治療系統，即俗稱的超聲聚焦刀。超聲波的發生源是超聲聚焦刀的關鍵部件，一般叫做超聲治療頭。他是由單一平面壓電晶片加聲透鏡，或爲單一凹面晶片，或爲將多個晶片按一定規律嵌于球冠內側，發出呈軸對稱啞鈴形的聲束，聚焦形成的焦斑呈稻粒形。通過治療系統的機械結構和計算機結合，自動完成整個治療過程。
超聲聚焦刀的治療範圍
在臨床上主要適用于大部分腹腔、盆腔內、四肢軀幹軟組織或骨胳的實體良、惡性腫瘤。如：原發性和繼發性肝、腎、腎上腺、胰腺、胃、直腸、結腸、膀胱、前列腺、原發性腹膜後腫瘤等部位的各種實體惡性腫瘤和良性瘤，以及脾功能亢進、子宮肌瘤、子宮內膜移位症、前列腺增生、前列腺肥大等病症。特別適用于腫瘤手術後復發或年老體弱不能耐受手術的病人。它的特點是在治療病症的同時可保全患病部位的功能，極大地提高了患者的生活質量。
超聲聚焦刀治療的優點
（1）無創的治療：不需要開刀、不流血、無痛苦、無創傷、表皮無疤痕、無輻射；
（2） 規範的治療：按照腫瘤外科治療原則，從體外超範圍“切除”體內病變組織；
（3）適形的治療：立體組合適形掃描治療方式，保證從體外完整的破壞體內病變組織；
（4）選擇性治療：僅破壞腫瘤內２mm以下的血管，有效保證治療的安全性；
（5） 提高免疫力：能激活宿主細胞抗腫瘤的免疫力，使其達到自體清塗病變細胞及壞死細胞的功效；
（6）治療時間短：治療完畢，停止麻醉後就能清醒，幷能即刻自由下地行走，不影響工作和生活；
超聲聚焦刀——腹部、盆腫腫瘤治療的新手段
1.超聲聚焦刀治療腫瘤的原理是什麽？
答：它是利用超聲波極强的穿透力，通過超聲發射器發射的數百束高能超聲波（相當于5萬台普通B超機）,像聚集太陽能一樣使焦點彙集在腫瘤組織上，利用高能超聲空化作用使腫瘤組織細胞膜破裂，同時高能超聲波釋放出巨大能量迅速轉化爲熱能，瞬間焦點處腫瘤組織的溫度達70℃-100℃
2. 超聲聚焦刀如何識別和鎖定腫瘤？
答：超聲刀擁有一套腫瘤識別系統，它能準確探測到腫瘤的部位和大小，然後把這些影像信息傳遞到計算機中，計算機在接收到這些信息後能自動鎖定腫瘤，在計算機的控制下，超聲波能毫無損傷地穿過人體正常組織到達腫瘤組織上，既能殺死腫瘤細胞，又不傷及腫瘤周圍的正常組織。
3. 超聲聚焦刀治療和適應症是什麽？
答：主要適應腹部、盆腔和體表各種腫瘤。主要包括：胰腺癌、肝癌、腎及腎上腺良惡性腫瘤、胃癌、直腸癌、結腸癌、前列腺癌、前列腺增生、膀胱癌、子宮癌、子宮肌瘤、卵巢癌、各種腹部及盆腔轉移癌等。
4. 超聲聚焦刀治療對人體是否有損害？
答：超聲波是一種機械波，不含放射綫，對人體無任何傷害。超聲刀治療是一種無創傷治療方法，治療時不開刀、不穿刺，患者在接受治療時毫無痛苦。
5. 超聲聚焦刀治療的效果如何？
答：超聲聚焦刀問世以來，在治療胰腺癌、直腸癌、胃癌、腹膜後轉移癌、子宮肌瘤等多種腫瘤方面，取得滿意療效。
6. 超聲聚焦刀治療優點有哪些？
答：不開刀、不穿刺、不流血、無任何創傷，不麻醉。療效可靠。與手術，化療、放療聯合應用能獲最佳治療效果。
什麽是聚焦
人們在陽光下會感到溫暖，這是因爲光能照射在皮膚上轉變成了熱能，這個能量有限，不會對人的皮膚造成傷害。如果將凸透鏡（俗稱放大鏡）置于陽光下，透鏡下會形成一個光斑，適當調整凸透鏡與下面物體的距離，使光斑最小，這個過程就叫聚焦，光斑最小時的那個點叫焦點。焦點的溫度非常高，可點燃紙等易燃物，這是由于原本分散的光能，經過凸透鏡的作用，全部集中在焦點，在焦點處形成了一個能量高聚集區。
超聲聚焦刀的治療原理
因爲超聲波具有能量，當超聲波從不同方向進入人體內幷聚焦于腫瘤組織時，也會像光綫聚焦那樣在焦點形成能量高聚集區，高能量超聲波使病變組織內的分子劇烈震動摩擦，使聲能轉化爲熱能，致其焦點溫度瞬間上升至65～100℃，處于這點的癌組織必死無疑。
由于人體的腫瘤大小、形狀不一，超聲聚焦刀在計算機控制下逐點依次燒灼病變組織，使腫瘤組織産生不可逆的蛋白凝固性壞死，失去增生、浸潤和轉移能力，直到完全殺滅腫瘤組織爲止。繼而被滅活腫瘤組織出現液化、纖維化、鈣化，幷逐漸被人體細胞吞噬和周圍組織吸收，從而達到治療的目的。超聲波穿透人體時的能量很低，在焦點以外的區域不會對人體正常組織造成任何傷害。這是一種無創或微創熱消融治療技術。
超聲聚焦刀之所以叫“刀”，是因爲其使病理組織發生凝固性壞死，起到了傳統手術刀切除病灶相似的作用，但幷不是像常規手術難那樣，在真正意義上的將病灶實體切割摘除。
超聲聚焦刀的治療過程
患者經過硬膜外麻醉後被固定于治療床上，醫生開啓計算機控制系統，通過顯像定位裝置探測腫瘤位置、形狀、大小，從不同方向穿透人體組織的低能量超聲波束在體內聚焦。由計算機自動控制裝置引導焦點對癌塊進行點、綫、面運動性掃描“切割”。由于是精確定位聚焦，除在癌細胞處形成三維立體凝固性壞死灶外，周圍正常細胞安全無恙。
超聲聚焦刀治療的局限性
目前，超聲聚焦刀僅適于乳腺癌、骨癌、肝腎等良、惡性腫瘤治療以及晚期癌性疼痛控制，不能用于含氣空腔臟器腫瘤（如肺癌）的治療。對麻醉藥物過敏的患者也不適用此療法。
超聲聚焦刀的治療與常規手術一樣，是一種局部治療，不能完全取代化療等全身性的腫瘤治療方案。
超聲聚焦刀治療時的焦點溫度體外實時精確監測還是難點，而焦點溫度的高低直接影響到治療效果的好壞。相信科技人員會在不久的將來攻克這一難關。
超聲聚焦刀
我們都還記得，孩提時在午後的陽光下拿著放大鏡玩耍。放大鏡我們再熟悉不過了，一面小小的透鏡握在手裏，當陽光透過放大鏡時就聚焦爲一個亮點，把聚焦的亮點對準在紙上，一會兒紙被燒焦了，冒烟了！這就是一個聚焦現象，放大鏡就是光熱換能器。用手電筒照亮時，手電筒的前端有一個燈碗，它可以把燈泡發出的光綫聚焦爲一個亮斑，這也是一種聚焦。
我們在收聽音樂時，音樂聲音是通過空氣傳導的，聲波的傳動是有一定的頻率的，人的耳朵只能聽到一定頻率範圍的聲音，而當聲波的頻率遠遠高于人耳收聽的範圍時，人耳就聽不到這種聲波了，這種聲波又叫超聲波，超聲波是一種具有能量的機械波。
現在科研人員利用聚焦和超聲波的原理，製造出具有我國獨立知識産權的高能超聲聚焦腫瘤治療機，這是人類完全無創傷地由體外發射，在人體內任意部位製造超高溫，治療腫瘤的先進的科學方法。這是采用了一個球面多點超聲波發射波裝置，每一個點發射一束超聲波，每束超聲波均指向球心，這樣就又形成了超聲波的聚焦。
超聲聚焦刀就是利用超聲波作能源，從體外分散發射到身體裏邊去，在發射透射過程中間發生聚焦，很多超聲波聚焦在一個點上，這一個點上通過聲波和熱能轉化，形成一個高能治療點，它可以把腫瘤殺死。
在這台機器上，發射器由體外分散發射超聲波透入人體，每束超聲波進入人體後聚焦在一個點，它的焦點總功率相當于2.5萬-5萬台普通診斷B超機的能量總和，這麽多的能量聚集在一個點上，産生能量很大的聲能，如果這個點擊中癌細胞內，那麽超聲能則被癌組織吸收，焦點區域的溫度可達到70-100攝氏度，這個高溫點就象一個手術刀在切割腫瘤，焦點區的癌細胞無一幸免。
人體的腫瘤有大有小，超聲聚焦刀殺滅腫瘤采取了蠶食政策，一個腫瘤，只要一點一點地去殺滅，點點成綫，綫綫成面，面面成體，就可以達到殺死腫瘤的目的。這就如同用放大鏡聚焦在紙上的一個紅色圓圈，光能轉換成熱能後將紅圓圈一點一點燒掉，而周邊沒有被熱能燒壞。
超聲聚焦刀有一套功率超聲發生聚焦裝置，還有B超眼，它泡在水裏，治療時一眼不眨地盯看聚焦點和癌組織塊，治療機的命中精度誤差小于1個毫米。我們可以用超聲波將水激成水霧，這是超聲波聚焦在水面的情况，如果將超聲頭接觸到體表上，分散發射的超聲波沿斜綫方面聚焦，不會傷害到表皮，只有在體內的腫瘤聚焦點上才有能量轉換，殺死腫瘤細胞。
傳輸超聲波的介質是水，超聲波通過機械內部特殊的水加工裝置，將水中氣體去掉，形成無氣水，以利于超聲波的傳導、治療。治療中病人在清醒狀態下，無需麻醉，不會燒傷皮膚，具有高度的安全可靠性能。
計算機自動地把治療平面分成若干個點，一點點地治療，未治療的點是白色，治療完成後點變成紅色。治療一個平面再接一個平面，癌塊就這樣被熱消滅掉了。
不同部位的腫瘤，體位也是不同的，如果是直腸上的腫瘤，可以坐在治療機上，超聲探頭會隨治療盆升降，通過無氣水的傳導介質準確地放置到治療部位的體表，對準腫瘤發射强大的超聲波，聚集在腫瘤部位上，一層層地將腫瘤殺死。
對于空腔臟器的腫瘤，超聲聚焦刀治療後的組織壞死、脫落、消失，排出體外。而實質臟器腫瘤在壞死後由于血運被阻斷，無排出通道，不能够消失，只能繼發一個纖維化和緩慢吸收的過程，而不能馬上消失，但癌症已壞死失去對人性命的威脅，意味著治療後質變的完成。
我們國家超聲聚焦刀的發展方向就是設備要多型化，適合治療各個部位的腫瘤，比如像現在有些脖子上的腫瘤沒法治，但是將來的話，會製作出來新的設備來治療頸部腫瘤和治療一些淺表腫瘤。
超聲聚焦刀治療過的病種包括了國際上治療過的肝癌、早期膀胱癌、前列腺癌、也包括了國際上尚無人敢問津的中晚期真腸癌、中晚期膀胱癌、胃癌、十二指腸壺腹癌、結腸癌、子宮癌、各種肉瘤，幷包括了部分良性腫瘤。
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