УЗИ, или ультразвуковые исследования, применяются в медицине повсеместно. Изучение состояния организма с помощью ультразвука доступно и сравнительно безвредно. Однако возможности ультразвука как медицинского инструмента гораздо шире – с его помощью можно не только обследовать, но и лечить людей. Так называемые «операции без скальпеля» – неинвазивное лечение – с использованием сфокусированных ультразвуковых волн высокой интенсивности (HIFU) позволяют эффективно бороться с доброкачественными и небольшими злокачественными новообразованиями и значительно сократить срок реабилитации.
При участии холдинга «Швабе» в 2019 году создан межрегиональный консорциум по HIFU-терапии. Разработки предприятий Ростеха помогут развитию в регионах страны этого перспективного метода лечения.
Как ультразвук лечит рак
HIFU (англ. High Intensity Focused Ultrasound) – высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук. Сущность HIFU-метода при абляции (удалении) новообразований заключается в местном узконаправленном воздействии на ткани организма сфокусированным ультразвуковым пучком. При этом в тканях, являющихся объектом терапии, происходит ряд процессов, вызывающих термический некроз очага заболевания.
Врач управляет операцией с помощью специального аппарата, способного фокусировать волны ультразвука в необходимом объеме. Тепловая энергия вырабатывается только в нужном участке, не затрагивая соседние здоровые ткани и области, через которые проходит ультразвуковая волна.
Воздействие обычно продолжается доли секунд и охватывает участок тканей (спот) размером около 10 кубических миллиметров. При необходимости выполняется несколько подходов.
Варьируя продолжительность и интенсивность сеанса, врач может уничтожить с помощью пучка ультразвука опухоль любого размера и формы.
Важными преимуществами HIFU-терапии являются возможность многократного применения без существенных побочных эффектов, а также отсутствие необходимости в госпитализации пациента. С помощью ультразвука можно лечить самые разные опухоли: печени, почек, молочных желез, предстательной железы и других органов и тканей.
При HIFU-лечении возникают два вида воздействия: тепловое и нетепловое. Под влиянием фокусированного ультразвука температура в заданной точке повышается до 60-90 градусов, и раковые клетки умирают – это тепловой эффект от терапии. Нетепловое воздействие при высоких интенсивностях заключается в эффекте акустической кавитации.
При лечении ультразвуковой терапией полностью отсутствуют побочные эффекты, которые возникают при лучевой или радиотерапии рака, так как нет самого факта облучения. Уровень HIFU-энергии во много раз выше, чем при УЗИ-диагностике, и все же он не сравним с адронной терапией или рентгеном.
В связи с этим в HIFU-лечении нет ограничений по продолжительности сеанса. Метод может применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими вариантами лечения.
Все перечисленные нюансы делают HIFU-терапию достаточно универсальным методом для лечения рака у людей любого возраста и состояния здоровья.
История метода и состояние HIFU в России
Сегодня HIFU-терапия успешно применяется в клиниках многих стран Европы и Азии. История ее изучения началась в 1942 году, когда была опубликована первая работа о возможностях HIFU. Позже в США братья Фрай используют фокусированный ультразвук для лечения неврологических заболеваний. В 1956 году А.К.
Буров впервые предлагает применять HIFU для лечения онкобольных. Однако технологии мониторинга в то время были недостаточными, чтобы применить метод на практике. С развитием УЗИ и МРТ (магнитно-резонансной томографии) эффективный контроль за процедурой стал возможен, и началось ее повсеместное применение и развитие.
За последние десятилетия получен большой опыт использования HIFU, в том числе и в России.
Для более широкого распространения этого эффективного малоинвазивного метода лечения онкозаболеваний в России при участии холдинга «Швабе» в 2019 году создан межрегиональный консорциум по HIFU-терапии.
Ключевым направлением совместной работы объединения станет внедрение в лечебную практику технологий и приборов на основе высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука.
К проекту уже присоединились Новосибирский приборостроительный завод холдинга «Швабе», Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.
Павлова, Федеральный центр нейрохирургии в Тюмени и Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Петрова Минздрава России, а также Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) и московская научно-производственная фирма «БИОСС».
В апреле 2018 года Новосибирский приборостроительный завод (НПЗ) и СПбПУ приступили к созданию отечественного аппаратно-программного комплекса для диагностирования и терапии новообразований с помощью HIFU. Научная часть проекта и разработка прототипа комплекса выполняется Лабораторией ультразвуковых технологий СПбПУ. Производиться комплекс будет на базе НПЗ.
HIFU-комплекс будет состоять из силового электронного модуля, медицинской стойки с монитором и панелью управления, роботизированного манипулятора, ультразвукового блока с комбинированным диагностическо-терапевтическим пьезопреобразователем и кресла для пациента с устройством иммобилизации.
Первые опытные образцы комплекса для терапии новообразований органов, расположенных близко к поверхности кожи (молочная железа, щитовидная железа), разработчики холдинга «Швабе» планируют представить уже в конце 2019 года. В дальнейшем планируется создание аппаратов для терапии органов, расположенных глубоко от поверхности кожи (органы малого таза, предстательная железа, печень), и терапии новообразований в головном мозге.
HIFU-терапия очень востребована в нашей стране, ведь ежегодно от рака умирают около 300 тысяч россиян, и борьба с онкозаболеваниями носит статус национального приоритета.
HIFU терапия в лечении рака предстательной железы | МБУЗ Клинико-диагностический центр «Здоровье»
Одним из самых современных методов лечения рака предстательной железы является метод высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука — HIFU- терапия.
Метод HIFU вышел за рамки экспериментального метода, разрешен к применению в Европе с 2005 года. Имеет регистрационное удостоверение министерства здравоохранения и социального развития РФ № 2005/245 от 15.02.2005 г.
и внесен в государственный реестр изделий медицинского назначения и медицинской техники.
Это на сегодняшний день самый высокотехнологичный, малоинвазивный, радикальный метод лечения рака простаты. Он представляет собой современную технологию нового поколения, которая использует энергию ультразвуковых колебаний для нагревания глубоко лежащих тканей, не затрагивая при этом прилежащие здоровые ткани.
Температура ткани в зоне фокусировки за одну секунду достигает 70-100°С, что позволяет произвести абляцию (выпаривание) пораженной ткани. Термическое воздействие хорошо управляется и регулируется в нужной дозе врачом во время процедуры, что является неоспоримым преимуществом метода.
Окружающие ткани вокруг зоны фокусировки остаются неповрежденными.
Преимущества HIFU терапии по сравнению с остальными методами лечения:
- Отсутствие кровопотери.
- Отсутствие радиационного излучения.
- Кратковременность пребывания в стационаре.
- Возможность врача наблюдать и корректировать процессы, происходящие в зоне опухолевого очага во время процедуры.
HIFU-система Sonoblate 500® представляет собой современную революционную технологию, благодаря которой использование HIFU для лечения рака простаты более точное, безопасное и эффективное.
Аппарат Sonablate ® 500 КДЦ «Здоровье»
Схематичное изображение процедуры HIFU
Методика выполнения лечения
Процедура выполняется под общей анестезией. Специальный датчик, помещается в баллон, наполненный жидкостью, комнатной температуры вставляется в прямую кишку.
Предстательная железа внимательно осматривается врачом и выбирается с точностью до 1мм зона воздействия , после чего начинается процедура воздействия на опухоль , никаких неприятных ощущений пациент не испытывает (что связано и с проводимой анестезией и техническими особенностями аппарата). Обычно процедура занимает 2,5-3 часа, все это время врач постоянно наблюдает за происходящими в тканях предстательной железы изменениями. Для обеспечения мочеотделения после процедуры в мочеиспускательный канал устанавливается катетер, а перед процедурой в мочевой пузырь проводится специальная трубочка (эпицистостома), устанавливается по методике прокола кожи над мочевым пузырем.
Положение пациента на операционном cтоле во время процедуры HIFU
Послеоперационный период после HIFU
Пациенты могут ощущать некий дискомфорт в течение нескольких первых дней в области мочевого пузыря. В послеоперационном периоде проводится антибактериальная терапия, контроль за стулом, контроль основных лабораторных показателей.
Пациент сразу после процедуры переводится в отделении реанимации (после наркоза), затем переводится в общее отделение.
После удаления катетера нормальное мочеиспускание восстанавливается спустя некоторое время, поскольку необходимо полное заживление тканей и нормализация размеров простаты.
Нежелательные явления процедуры HIFU:
- Сразу после операции, может наблюдаться задержка мочеиспускания вследствие отека простаты, в связи с этим в послеоперационном периоде всем пациентам, временно отведение мочи осуществляется путем установки в мочевой пузырь трубки, либо установкой уретрального катетера.
- Иногда встречается поражение ткани мочеиспускательного канала, что может приводить в очень небольшом проценте случаев к развитию стриктуры (сужению) уретры.
- Недержание мочи встречается очень редко, особенно при использовании системы HI FU Sonablate ® 500.
- У пациентов, которым была ранее проведена лучевая терапия, возможно образование свищевого хода через прямую кишку.
- После процедуры HIFU обычно не сохраняется эякуляция, хотя потенция не нарушается.
Как и для любой другой медицинской процедуры, все потенциально возможные побочные эффекты и осложнения необходимо обсудить с врачом перед терапией.
Наблюдение после HIFU терапии
Пациенту, которому будет выполнена процедура HIFU , необходимо помнить о том , что в дальнейшем он будет наблюдаться врачом. Поэтому одним из важнейших этапов вашего лечения является регулярное посещение уролога и тщательное обследование.
В первый год после проведения процедуры HIFU вы приходите на прием к вашему лечащему врачу каждые 3 месяца, в последующем каждые 6 месяцев с обязательным контрольным обследованием, включая определение ПСА, выполнение полифокальной биопсии предстательной железы, выполнения всего необходимого перечня обследований.
Обращаться по следующим адресам:
- Амбулаторно-поликлиническое отделение №1: пер. Доломановский ,70/3
тел. 267-09-11,267-36-66
понедельник, пятница с 16-00 до 18-00
- Амбулаторно-поликлиническое отделение №2: ул.21 линия,8
тел.: 251-39-81
Возможности и перспективы применения ультразвука в онкологии
Рассмотрены возможные и реальные направления использования ультразвука в комплексном лечении злокачественных опухолей.
Обобщены данные по применению в онкологии как низкоинтенсивного, так и высокоинтенсивного ультразвука.
Наибольшее внимание уделено таким методам, как ультрафонофорез противоопухолевых средств, ультразвуковая гипертермия и ультразвуковая абляция, а также использованию физического фактора в реабилитации онкологических больных.
Среди разнообразных физических факторов, получивших применение в медицине, большое значение имеет ультразвук, выгодно отличающийся своим физиологическим и лечебным действием на организм.
Благодаря обезболивающему, противовоспалительному, фибромодулирующему, спазмолитическому, иммунобиологическому и другим эффектам, ультразвук широко используется в клинической медицине [32, 33, 51].
Он показан при лечении травматических и дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов, заболеваний внутренних органов, воспалительных заболеваний периферических нервов, кожных болезней, заболеваний мочеполовой системы и др. [5, 20, 24, 32].
Разработка аппаратов, генерирующих низкочастотный ультразвук, значительно расширила клиническое применение ультразвуковой терапии [29, 31]. Уже многие годы в эксперименте и клинике изучаются возможности использования ультразвуковых колебаний в комплексной терапии злокачественныхновообразований [11,19,41,50].
Настоящая статья посвящена обзору основных работ, касающихся терапевтического применения ультразвука в онкологии. Эта тема актуальна, поскольку в последнее время во многих странах, в том числе и в Беларуси, значительно возрос интерес и активировались исследования по данной проблеме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андронова Н. В., Николаев А. Л., Трещалина Е. М. и др. //Рос. биотерапевтич. журн. 2004. Т. 3, № 2. С. 12.
2. Андронова Н. В., Трещалин И. Д., Николаев А. Л. и др. // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. 2012. № 2. С. 4856.
3. Андронова Н. В., Филоненко Д. В., Божевольнов В. Е. и др. // Рос. биотерапевтич. журн. 2005. Т. 4, № 3. С.
101-105.
4. Балицкий К. П., Векслер И. Г. // Тезисы докл. V съезда онкологов УССР. Запорожье, 1975. С. 233-234.
5. Богданович Л. И. Ультразвук при лечении кожных болезней. Минск, 1967.
6. Бусаров С. Г. Фонофореза. Пловдив, 1968.
7. Вероман В. Ю., Шабров А. В., Денисов Г. А. и др. // Vivat Academia. 2002. № 58. С. 12.
8. Гаврилов Л. Р., Цирульников Е. М.
Фокусированный ультразвук в физиологии и медицине. Л., 1980.
9. Гончарова Е. Г. Разработка метода низкочастотной ультразвуковой терапии рака кожи и губы в сочетании с химиопрепаратами: Автореф. дис. канд. мед. наук. Ростов-н/Д, 1996.
10. Грушина Т. И. Физиотерапия у онкологических больных. М., 2001.
11. Грушина Т. И. // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры.
2013. № 1. С. 70-79.
12. Жуковец А. Г., Улащик В. С., Залуцкий И. В. Применение лечебных физических факторов для профилактики и лечения местных послеоперационных осложнений при регенеративно-восстановительных операциях: Инструкция по применению. Минск, 1995.
13. Карпов В. С. // Вопросы бальнео- и физиотерапии. М., 1970. С. 174-177.
14. Карпов О. Э., Ветшев П. С., Животов В. А.
/ Вестн. национального медико-хирургического центра им. Н. И. Пирогова. 2008. Т. 3, № 2. С. 77-82.
15. Лазаретник А. Ш., Шевченко И. М., Пинчук Л. Б., Пивнюк В. М. // Фiзiол. журн. 1969. Т. 15, № 65. С. 842-846.
16. Маков Ю. Н. // Физическая акустика. Оптоакустика. Нелинейная акустика. Геоакустика: Сб. тр. XIX сессии Рос. акустического общества. Т. 3. М., 2007. С. 97-100.
17.
Максутова Д. Ж. // Проблемы репродукции. 2009. № 2. С. 30-36.
18. Минченя В. Т., Бобровская А. И., Чиж Д. В. // Наука и техника. 2012. № 1. С. 33-39.
19. Николаев А. Л., Гопин А. В., Божевольнов В. Е. и др. // Акустический журн. 2009. Т. 55, № 45. С. 565-574.
20. Общая физиотерапия / Под ред. Г. Н. Пономаренко. СПб., 2008.
21. Осминкина Л. А., Кудрявцев А. А., Базыленко Т. Ю.
и др. Способ усиления действия ультразвука при лечении гипертермией опухолевых тканей путем использования нанокластеров кремния. Патент RU, № 2447915; 2006.
22. Пономаренко Н. В., Крутилина Н. И., Минченя В. Т. и др. Способ комбинированной терапии саркомы у крыс.патент РБ, № 13765; 2009.
23. Попова Н. А.
Местное применение фотолона при фотодинамической терапии базально-клеточного рака (экспериментальное исследование): Автореф. дис. канд. мед. наук. Минск, 2008.
24. Сперанский А. П., Рокитянский В. И. Ультразвук и его лечебное применение. М., 1970.
25. Степанов В. М. // Актуальные вопр. клинич. медицины. Вып. 2. Кемерово, 1966. С. 309-312.
26. Трещалин И. Д., Переверзева Э. Р.
, Бодягин Д. А. и др. // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. 2011. № 2. С. 66-73.
27. Улащик В. С. // Физиотерапевт. 2009. № 2. С. 30-37.
28. Улащик В. С. // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 2009. № 4. С. 311.
29. Улащик В. С. // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 2010. № 6. С. 39.
30. Улащик В. С. // Физиотерапевт. 2012. № 8. С. 310.
31. Улащик В. С.
Физиотерапия. Новейшие методы и технологии: Справочное пособие. Минск, 2013.
32. Улащик В. С., Чиркин А. А. Ультразвуковая терапия. Минск, 1983.
33. Ультразвук в терапии злокачественных опухолей / Под ред. К. П. Балицкого. Киев, 1977.
34. Шевченко Л. Н. // Вестн. РНЦРР МЗ РФ. 2010. Вып. 10. // [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vestnik.rncrr.ru/vestnik/v10/papers/shevch_v10.htm.
35. Ahlon D., Herrick G. // Arch. Phys. Med. Rehabil. 1957. Vol. 38, № 3. P. 148-156.
36. Arefiev A., Prat F., Chapelon J. Y., et al. // Ultrasound Med. Biol. 1998. Vol. 24, № 7. P. 10331043.
37. Chaussy C., Thuroff S., Zimmermann R. // J. Urol. 1999. Vol. 161. P. 331-334.
38. Chaussy C., Thuroff S. // Mol. Urol. 2000. Vol. 4, № 3. P. 179-182.
39. Chaussy C., Thuroff S., Lacoste F., Gelet A. // Proceedings of the 2nd International Symposium of Therapeutic Ultrasound. Seatle, 2002.
40. Chen L., Rivens I., ter Haar G., et al. // Ultrasound Med. Biol. 1993. Vol. 19, № 1. P. 67-74.
41. Cobuy E. // Reliable Cancer Ther. 2011. Vol. 1, № 2. P. 148.
42. De Forest R. // Arch. Phys. Med. Rehabil. 1953. Vol. 34, № 1. P. 21-31.
43. Delon-Martin C., Vogt C., Chignier E., et al. // Ultrasound Med. Biol. 1995. Vol. 21, № 1. P. 113-119.
44. Foldes K., Hynynen K., Shortkroff S., et al. // Scand. J. Rheumatol. 1999. Vol. 28, № 4. P. 233-237.
45. Fry W. // Acoust. Soc. Am. 1958. Vol. 30, № 5.P. 387-393.
46. Hill C. R., ter Haar G. R. // Br. J. Radiol. 1995. Vol. 68, № 816. P. 1296-1303.
47. Hynynen K. // Ultrasound Med. Biol. 1991. Vol. 17, № 2. P. 157169.
48. Hynynen K., Pomeroy O., Smith D. N., et al. // Radiology. 2001. Vol. 219, № 1. P. 176-185.
49. Gianfelice D. C., Hail M., Lepanto L. // Abstr. of the 86th Meeting of Radiol. Soc. North. 2000. CO4-273.
50. Kennedy J. E., ter Haar G. R., Cranston D. // Br. J. Radiol. 2003. Vol. 76, № 909. P. 590-599.
51. Knoch H. G., Knaugh K. Therapie mit Ultraschall. Jena, 1991.
52. Kohrmann K. U., Michel M. S., Fruhauf, et al. // J. Urol. 2000. Vol. 163, № 4. P. 156.
53. Kohrmann K. U., Michel M. S., Steidler A., et al. // Br. J. Urol. Int. 2002. Vol. 90, № 3. P. 248-252.
54. Kopecky K. K., Yang R., Sanghvi N. T., Rescorla F. J. // Sem. Intervent. Radiol. 1993. Vol. 10. P. 125-131.
55. Li C. X., Xu G. L., Jiang Z. Y., et al. // World J. Gastroenterol. 2004. Vol. 10, № 15. P. 2201-2204.
56. Lo A. N. Acoustic droplet vaporization: strategies for control of bubble generation and its application in minimally invasive surgery: PhD dissertation. University of Michigan. Ann. Arbor, 2007.
57. Madersbacher S., Kratzik C., Susani M., et al. // Eur. Urol. 1998. Vol. 33, № 2. P. 195-201.
58. Oosterhof G. O., Cornel E. B., Smits G. A., et al. // Eur. Urol. 1997. Vol. 32, № 1. P. 91-95.
59. Ravery V. // Br. J. Urol. Int. 2001. Vol. 87, № 2. P. 141-143.
60. Rivens I. H., Rowland I. J., Denbow M., et al. // Eur. J. Ultrasound. 1999.Vol. 9, № 1. P. 89-97.
61. Ruan X., Du Y., Kong F., et al. // Chin. J. Exp. Surg. 1999. Vol. 16. P. 263-264.
62. Schlosser J., Vallancien G. // Atlas Urol. Clinics N. Am. 1997. Vol. 5. P. 125-141.
63. Ter Haar G. T. // Ultrasound Med. Biol. 2000. Vol. 26 (Suppl. 1). P. 51-54.
64. Theismann H. // Strahlentherapie. 1948. Bd 80. S. 599.
65. Vaezy S., Martin R., Schmiedl U., et al. // Ultrasound Med. Biol. 1997. Vol. 23, № 9. P. 1413-1420.
66. Vaezy S., Martin R., Yaziji H., et al. // Ultrasound Med. Biol. 1998. Vol. 24, № 6. P. 903-910.
67. Vallancien G., Chartier-Kastler E., Chopin D., et al. // Eur. Urol. 1991. Vol. 20, № 3. P. 211-219.
68. Vallancien G., Harouni M., Veillon B., et al. // J. Endourol. 1992. Vol. 6. P. 173-181.
69. Vallancien G., Harouni M., Guillonneau B., et al. // Urology. 1996. Vol. 47, № 2. P. 204-207.
70. Weiss U., Schenneten F. // L. ges innere Med. 1958. Bd 13, № 11. S. 371-375.
71. West J. L., Halas N. J. // Ann. Rev. Biomed. Eng. 2003. Vol. 5. P. 285-292.
72. Woeber K. // Arch. Dermatol. Syphilis. 1950. Bd. 188, № 6. S. 656-675.
73. Woeber K. // Arch. Klin. Exp. Dermatol. 1955. Bd 200, № 3. S. 349-354.
74. Wu F., Chen W. Z., Bai J., et al. // Ultrasound Med. Biol. 2001. Vol. 27, № 8. P. 1099-1106.
75. Wu F., Wang Z. B., Chen W. Z., et al. // Ann. Surg. Oncol. 2004. Vol. 11, № 12. P. 1061-1069.
76. Wu F., Wang Z. B., Lu P., et al. // Ultrasound Med. Biol. 2004. Vol. 30, № 9. P. 1217-1222.
77. Wu F., Wang Z. B., Chen W. Z., et al. // Radiology. 2005. Vol. 235, № 2. P. 659-667.
Ультразвуковая аблация опухолей человека как высокотехнологичная альтернатива хирургическому лечению
Традиционным методом лечения опухолей считается хирургическая операция. Открытое хирургическое вмешательство имеет достаточно высокий уровень осложнений, смертности, вызывает иммуносупрессию, что увеличивает риск опухолевой диссеминации.
Пациенты испытывают боль после операции, восстановительный период может быть достаточно продолжительным.
Лапароскопическая хирургия, минимально инвазивные методики радиочастотной, микроволновой, лазерной, криоаблации все в большей степени замещают открытое хирургическое вмешательство с естественным уменьшением койко-дня, стоимости лечения, смертности, связанной с вмешательством.
Термин «аблация опухоли» означает прямое термическое или химическое воздействие на опухолевую ткань с целью ее разрушения.
В отличие от других видов термической аблации при ультразвуковой аблации (УА) нет необходимости введения в опухоль специальных проводников энергии, лечение осуществляется без нарушения целостности кожных покровов или слизистой оболочки, соответственно, нет риска диссеминации опухолевыми клетками, кровотечения, раневой инфекции.
Описаны три основных механизма повреждающего действия УА. Первый и основной — это механизм термической аблации.
Ультразвук высокой энергии обладает уникальным свойством проникать через здоровые ткани, не повреждая их, однако при фокусировке за счет линзы излучателя в небольшой зоне (3—5 мм) вызывает моментальное, в течение одной секунды, повышение температуры до 90С, достаточное для развития коагуляционного некроза.
Так возникает очаг повреждения и некроза. Поверхностные и окружающие очаг ткани при этом остаются интактными. Вторым является механизм акустической кавитации, приводящий к тканевому некрозу в результате действия механического и термического стресса.
Ультразвук вызывает вибрацию в тканях, при этом молекулярные структуры подвергаются поочередному сжатию и разрежению. Во время отрицательной фазы ультразвуковой волны, в фазу разрежения, газ в растворе переходит в газообразное состояние и превращается в микропузырьки, которые осциллируют в такт ультразвуковой волне. При достижении размеров волны резонансной частоты пузырьки лопаются за счет механических ударов. В процессе коллапса пузырьков акустическое давление составляет несколько тысяч Па, температура же достигает 2000—5000°С, что вызывает моментальную гибель ткани опухоли.
Повреждение сосудов опухоли, имеющее место в процессе УА, является третьим механизмом повреждения ткани. УА-воздействие вызывает прямое повреждение сосудов, питающих опухоль, за счет чего прекращается подача кислорода, нарушается трофика ткани опухоли.
На самом деле невозможно вычленить хотя бы один из этих механизмов из эффекта УА, все они происходят в размеченном объеме одновременно.
Коагуляционный некроз, вызванный воздействием фокусированного ультразвука высокой интенсивности, обусловлен суммарным биологическим эффектом теплового воздействия, кавитации и разрушения сосудов опухоли.
Термин «аблация опухоли» означает прямое термическое или химическое воздействие на опухолевую ткань с целью ее разрушения
Наблюдаемые изменения тканей после воздействия фокусированного ультразвука высокой интенсивности обусловлены появлением зоны гомогенного некроза. Граница между зоной некроза и здоровой тканью органа достаточно четкая, зона перехода составляет всего несколько клеток.
Объем некротизированных тканей после лечения совпадает с объемом первичной опухоли в случае доброкачественного образования и перекрывает опухоль примерно на 1 см в случае ее злокачественности.
Впоследствии, в течение 7 дней после процедуры, развивается воспалительный ответ, включающий миграцию полиморфно-ядерных лейкоцитов глубоко в зону очага поражения, образование грануляций, содержащих незрелые фибробласты и формирующиеся новые капилляры по периферии зоны некроза.
В течение двух недель после УА периферическая часть пролеченной зоны замещается пролиферирующей фиброзной тканью.
В медицинской практике пока существует всего несколько промышленных моделей УА. Все устройства делятся на два типа: экстракорпорального (бесконтактного) лечения, используемые для опухолей многих органов, и аппараты, использующие трансректальный доступ для лечения предстательной железы.
Машины для экстракорпорального лечения оборудованы датчиками большего диаметра, которые работают на низких частотах с более высокой интенсивностью излучения, чем трансректальные датчики.
Исключение составляют офтальмологические, лор- (для лечения аллергических ринитов) и специализированные гинекологические аппараты для лечения цервицитов и заболеваний вульвы, в которых также используется фокусированный ультразвук, работающий на сверхкоротком расстоянии с высокой частотой и более низкой интенсивностью.
Наибольшее распространение получила полифункциональная модель для экстракорпорального лечения JC Focused Ultrasound Therapeutic System (Chongqing HAIFU Technology Company, China).
Аппарат используется для лечения первичных и вторичных опухолей печени, поджелудочной железы, молочных желез, костей и мягких тканей, почек, надпочечников, забрюшинных опухолей, миомы матки любой локализации и объема.
Методика экстракорпорального лечения на аппарате полифункционального назначения состоит в следующем: пациент размещается на столе, в котором вмонтирован резервуар с водой, на дне которого находятся перемещаемые по шести осям излучающая линза и датчик для ультразвукового мониторинга.
Благодаря высоким технологиям, использованным при разработке аппарата, производится сверхточное наведение на ткань опухоли и ультразвуковой мониторинг в режиме реального времени. Непосредственно с кожей пациента излучающая линза контакта не имеет.
Создаваемый во время импульса излучения единичный очаг поражения в опухоли ограничивается несколькими миллиметрами, поэтому необходимо смещать зону фокуса, располагая участки аблации один за другим до тех пор, пока не будет покрыт весь срез. Затем оператор приступает к следующему срезу до тех пор, пока весь объем опухоли не будет пролечен.
Подобная методика УА является более эффективной по сравнению с радиочастотной или криоаблацией, при использовании которой распределение энергии происходит неравномерно, а в результате периферические отделы опухоли, удаленные от деструктора, вводимого в центр опухоли, могут оказаться недолеченными.
Для оценки эффективности аблации после процедуры используются методы анатомической и физиологической визуализации (ультразвуковое исследование, компьютерная, магнитно-резонансная и позитронно-эмиссионная томографии, дигитальная субтракционная ангиография и?др.). Эти методы дают точную информацию о состоянии перфузии опухолевой ткани и клеточной функции, а также изменении размеров опухоли в процессе динамического наблюдения.
Лечение злокачественных опухолей преследует две цели. Основная цель при наличии локализованного рака — полное излечение. Для достижения этого УА применяется в сочетании с химио- и лучевой терапией.
Другой областью применения УА является паллиативное лечение при распространенном раке. В этом случае УА назначается пациентам с нерезектабельными опухолями, у которых обычное лечение, включающее химио- и лучевую терапию, оказалось неэффективным.
УА может использоваться с целью циторедукции и эффективного контроля локального опухолевого роста, при этом повышается качество жизни пациента: уменьшается боль в терминальной стадии рака, уменьшается риск кровотечения, обструктивных явлений, образования свищей.
Доказано, что системное лечение (например полихимиотерапия) после проведения массивной циторедукции оказывается более эффективным.
УА-воздействие вызывает прямое повреждение сосудов, питающих опухоль, за счет чего прекращается подача кислорода, нарушается трофика ткани опухоли
Метод безопасен, имеет, безусловно, меньшее число осложнений, чем хирургический. В процессе лечения имеется реальная возможность контроля процедуры.
Лечение не зависит от гистологического строения опухоли, не является опухолеспецифичным (как, например, химиотерапия), не увеличивает риск метастазирования, может проводиться с целью полного излечения, а также в паллиативных целях, после неудачного хирургического или другого вида лечения.
В результате особенностей биологического воздействия УА не существует опасности перелечить опухоль, сеанс может повторяться несколько раз.
Ограничениями метода при лечении внутренних органов являются необходимость общей анестезии с целью иммобилизации, большая продолжительность процедуры при крупных опухолях и глубоком расположении органа и опухоли, зависимость от наличия акустического окна. Побочные эффекты УА — это локальная боль, отек, различные кожные реакции.
В нескольких центрах мира УА применяется для лечения солидных опухолей (злокачественных и доброкачественных, включая рак простаты, рак печени, метастазы в печень, рак молочной железы, почек, опухолей костей и мягких тканей, поджелудочной железы).
К настоящему моменту проведено более 10 тысяч подобных высокотехнологичных операций. Имеются опубликованные результаты пятилетней общей выживаемости после УА рака молочной железы, костных и мягкотканых опухолей, рака печени, предстательной железы.
При проведении УА миомы матки, в отличие от хирургических методов ее лечения, нет необходимости в проведении наркоза. После хирургической операции пациенткам, как правило, требуется 40—45 дней на заживление послеоперационных ран и восстановление; пациентки после УА могут выходить на работу на следующий день.
В отличие от других аппаратов, модель JC (HAIFU Technology Co) не имеет ограничений по расстоянию от кожи до узла, поэтому возможно уничтожение очень глубоко расположенных миоматозных узлов. В соответствии с этим можно лечить даже очень полных женщин.
За редким исключением нет ограничений по локализации узлов: с помощью данного аппарата проводится аблация «трудных» субмукозных и субсерозных узлов, узлов, расположенных по задней стенке матки, узлов, расположенных близко к шейке, и, при наличии акустического доступа, в шейке.
Возможно лечение многоузловой миомы (пяти и более узлов) за два сеанса. Лечение безопасно и хорошо переносится пациентками. Единственное, что требуется от женщины во время процедуры аблации, — это терпеливо лежать на животе в течение 2—3 часов (при очень крупных или множественных узлах времени может потребоваться больше).
В это время ультразвуковые волны, проходя через водную среду, мягкие ткани нижней части живота, фокусируются в опухоли и «сваривают» миоматозный узел.
В Медицинском центре Банка России за полгода произведено 48 уникальных операций по лечению миомы матки, а также первичных и вторичных опухолей печени. Все процедуры прошли без каких-либо осложнений.
В этой серии процент некротизированной ткани узла миомы составил в среднем 69% (аблация 35—40%, по данным литературы, считается достаточной для уменьшения и исчезновения клинических симптомов — маточных кровотечений, болевого синдрома); процент аблации при лечении опухолей печени — от 70 до 100% в зависимости от стадии местного распространения опухоли. Также успешные операции проведены в Национальном медико-хирургическом центре им.Н.И. Пирогова.
Таким образом, УА на сегодняшний день является единственным реально неинвазивным методом локальной деструкции опухолевого очага. По мере накопления опыта, проведения многоцентровых исследований в нашей стране УА может стать полноценной альтернативой хирургическому лечению опухолей человека.
Ультразвук нацелен на раковые клетки
Физики сумели подобрать частоту ультразвука, чтобы он разрушал раковые клетки, не затрагивая здоровые.
В большинстве методов ультразвукового лечения рака излучение высокой интенсивности используется для нагревания и разрушения клеток.
При этом могут применяться специальные контрастные вещества, которые «маркируют» опухоль и позволяют сфокусировать излучение в нужной области (пример российского исследования приведён ниже).
Однако, тепло в той или иной степени наносит вред и здоровым клеткам, к тому же контрастные вещества действуют лишь на небольшую часть опухолей.
Иллюстрация ультразвуковой терапии рака. Зелёным цветом показаны здоровые клетки, красным – больные. Слева – обычное термическое воздействие ультразвука, поражающее все клетки. Справа – прицельное на определённой частоте, не разрушающее здоровые клетки. (Рис. David Mittelstein)
Результат воздействия ультразвука частотой 500 кГц на цитоскелет клетки, видимый в виде зелёного кольца. а) нет ультразвука, б) длительность импульса T = 1 мс, в) T = 30 мс. Видно его разрушение (фото AIP).
‹
›
Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Бекмановского научно-исследовательского института (Национальный медицинский центр City of Hope, США) разработали метод лечения рака, при котором ультразвук низкой интенсивности вызывал разрушение клеточного скелета раковых клеток, в то время как соседние здоровые клетки не страдали. Об этом они сообщили в журнале Applied Physics Letters.
Лаборатория механики твердого тела в Калтехе ранее разработала теорию лечения рака, основанную на идее, что раковые клетки уязвимы для ультразвука определенной частоты, которая зависит от механических и структурных свойств опухолевых клеток.
Авторы назвали новый подход, базирующийся на выделении и уничтожении раковых клеток на основе их физических свойств, онкотрипсией (oncotripsy).
Теперь же исследователи, уменьшив интенсивность излучения и тщательно подобрав частоту в соответствии с «целевыми клетками», экспериментально разрушили несколько видов злокачественных клеток крови человека, не нанося вреда здоровым. Это похоже на то, как умелый певец разбивает стеклянный бокал, напевая конкретную ноту.
Новый метод использует точно нацеленный ультразвук низкой интенсивности и потому обеспечивает более избирательное и безопасное воздействие. Он не требует, чтобы раковые клетки имели уникальные молекулярные маркеры или располагались отдельно от здоровых клеток.
Исследователи признают, что есть еще много вопросов, которые необходимо выяснить, например, каков точный механизм воздействия и что конкретно происходит в клетке, подвергшейся воздействию ультразвука, но полагают полученные результаты очень обнадеживающими. Они надеются, что через некоторое время онкотрипсию можно будет использовать для лечения рака наряду с химиотерапией, иммунотерапией, облучением и хирургией.
Примечание.
Отметим, что исследования по ультразвуковой терапии рака ведутся и в нашей стране, правда, с использованием наночастиц.
Например, некоторое время тому назад, российские физики и биологи из МГУ, НИЯУ МИФИ, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН разработали технологию, позволяющую исследовать и уничтожать раковые клетки с помощью ультразвука, не затрагивая здоровые.
Для этого в опухоль вводятся кремниевые наночастицы, которые поглощают ультразвук, нагреваются и убивают раковые клетки. Чтобы эти частицы слишком быстро не растворялись, их покрывают слоем биополимера, делая более долговечными.
Как показали опыты на раковых клетках человека, такие наночастицы под действием ультразвука аккуратно разрушают важные компоненты злокачественных клеток, не приводя к массовому разрушению здоровых. Однако, чтобы новый метод смог войти в лечебную практику, необходимы длительные медицинские исследования. Об этом сообщается в журнале Nanotechnology.
По материалу Американского Института физики (AIP).
Высокоинтенсивная фокусированная ультразвуковая терапия и другие методы лечения местного рецидива рака предстательной железы | Экспериментальная и клиническая урология
Во всем мире рак предстательной железы (РПЖ) признан
одним из самых значимых
онкологических заболеваний,
занимающим лидирующие
позиции в структуре онкологической заболеваемости.
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ В РОССИИ
В России в 2010 г. на учете состояло 107 942 больных с РПЖ. Прирост за последние 10 лет (2000 –
2010 гг.) составил 155% [1]. При этом
44,8% вновь выявленных заболеваний
приходилась на долю локализованного РПЖ (I-II стадии) (по сравнению
с 2003 г. – 34,7%).
В конце 2009 года летальность от РПЖ в РФ составляла
8,9% (по сравнению с 2003 г. – 17,5%)
[2].
Таким образом, налицо неуклонный рост показателей заболеваемости
РПЖ, но уменьшение летальности
позволяет сделать вывод об успехах
раннего выявления заболевания и эффективности применяемых методов
лечения.
РПЖ: МИГРАЦИЯ СТАДИЙ
В настоящее время существует
тенденция увеличения доли локализованных форм РПЖ, подлежащих радикальному лечению. В крупном
мультицентровом исследовании, результаты которого были опубликованы в 2007 г. [3], проводится сравнение миграций стадий РПЖ в Европе и США с 1988 по 2005 г. с участием 11 350 больных (5739 – Европа,
5611 – США), перенесших радикальную простатэктомию (РПЭ).
При
этом за 20 лет отмечается увеличение
доли пациентов с локализованной
формой РПЖ: клинической стадии
T1c с 17,7 до 78,1% в Европе; c 27,8 до
63,9 % – в США; локализованного
процесса по данным патоморфологического исследования после РПЭ с
47,2 до 73,1 % в Европе и с 49,2 до
56,8 % в США.
Рост доли локализованных форм соответственно приводит к
увеличению количества радикального
лечения РПЖ.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРВИЧНЫХ МЕТОДОВ ЛЕЧЕНИЯ
Нельзя не отметить успехи различных методов лечения локализованного РПЖ. Так, по данным
различных авторов, специфическая
10-летняя выживаемость после радикальной простатэктомии у больных с локализованным РПЖ (группа
низкого и среднего риска прогрессирования заболевания) составляет 94 –
98% [4-7].
Но по данным тех же авторов, безрецидивная 10-летняя выживаемость составляет уже 60 – 75%,
что означает, что у трети больных с
локализованным РПЖ в течение 10
лет после РПЭ возможен рецидив заболевания. После дистанционной
лучевой терапии РПЖ показатели 5летней безрецидивной выживаемости
составляют 54 – 69% в зависимости от
режима и дозы [8,9].
При интерстициальной лучевой терапии 5и 10-летняя безрецидивная выживаемость варьируют в пределах 71 – 93% и 65 –
85% соответственно [10-15].
Пятилетняя безрецидивная выживаемость у больных группы низкого
риска после криотерапии составляет 60% [16]. После применения
HIFU в качестве монотерапии 3-5-летний безрецидивный период наблюдается в 63 – 87% случаев [17].
- В таблице 1 приведены обобщенные данные по результатам различных методов первичного лечения
РПЖ и распределение безрецидивной
выживаемости по группам риска. - Все приведенные данные говорят о том, что после любого существующего в настоящее время вида
первичного лечения РПЖ не менее
чем у 15% больных может возникнуть
рецидив, что делает проблему поиска
оптимального вида спасительных методов лечения актуальной. - Таблица 1. Сравнительная характеристика различных методов лечения локализованного РПЖ, в различных группах риска
| Радикальная простатэктомия | ||||||||||
| Bhatta-Dhar N, 2004 [18] | 60 | 336 | 90 | |||||||
| Boorjian SA, 2008 [19] | 120 | 3283 | 90 | 82 | 2795 | 78 | 65 | 1513 | 55 | |
| Kane CJ, 2010 [20] | 120 | 347 | 81 | 34 | ||||||
| Kupelian PA, 2004 [21] | 66 | 765 | 90 | 211 | 70 | 58 | ||||
| Nguyen PL, 2008 [22] | 72 | 1381 | 89,4 | |||||||
| Weight CJ, 2008 [23] | 89 | 336 | 11,7 | |||||||
| Menon M, 2010 [24] | 60 | 705 | 95,1 | 92,6 (7 лет) | 479 | 80,2 | 69,8 | 200 | 72 | 67,5 |
| Брахитерапия | ||||||||||
| Hinnen KA, 2010 [25] | 69 | 232 | 88 | 369 | 61 | 320 | 30 | |||
| Zelefsky MJ, 2007 [14] | 63 | 1444 | 82 | 960 | 70 | 192 | 48 | |||
| Брахитерапия + ДЛТ | ||||||||||
| Critz FA, 2004 [26] | 72 | 726 | 93 | 447 | 80 | 284 | 61 | |||
| Брахитерапия + ГТ | ||||||||||
| Merrick GS, 2005 [27] | 64,8 | 12,8 | 99,2 | 160 | 97,5 | 94 | 95,7 | |||
| ДЛТ | ||||||||||
| Kupelian PA, 2004 [21] |