高能量聚焦超音波(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)是將超音波束聚 焦在一小區域內,利用超音波的機械效應、穴蝕效應(Cavitation)及熱效應使該區域 能量提高,導致聚焦區域溫度升高造成組織變性(Denature),進而達到燒灼目標組 織的目的,而周圍組織將不受到傷害[3],此燒灼方法稱為超音波燒蝕(Ablation)。
應用HIFU 做治療的方式大致上可分為兩種,(一)熱治療(Hyperthermia),利用上述
原理加熱目標物如腫瘤,並搭配熱敏感藥物[4]或利用穴蝕效應使奈米藥物能更有 效被吸收,且能被傳送到更深入的目標治療區[5],(二)熱手術(Thermal Surgery),
將目標物快速加熱到一定溫度,使目標物產生不可逆的細胞壞死(Necrosis)。
導引HIFU 的方式可藉由核磁共振影像方式(MRgHIFU),或使用超音波影像的 方式(USgHIFU)。在先前研究中雖應用 USgHIFU 在子宮肌瘤、肝癌、乳癌、胰臟 癌、骨腫瘤、腎腫瘤的患者上使用[6],但 MRI 導引 HIFU 熱治療被認為是比較準 苛的高磁環境,使得HIFU 探頭的設計上必須遵守 MR 相容性(MR Compatibility) 的設計準則,也就是必須符合:
先前研究指出,MRgHIFU 早期先被應用在子宮肌瘤上,MRgHIFU 應用於這 種良性腫瘤上能達到緩解症狀[8]。再者 MRgHIFU 臨床應用在減緩轉移性骨癌造 成的疼痛上,患者接受三個月的治療能達到顯著減緩疼痛的效果[9]。而另一種具 有潛力的應用是治療肝腫瘤,不過肝腫瘤的治療較為複雜,因肝臟會隨著呼吸產 生位移以及肋骨造成聲窗口遭到限制等因素而受影響[10]。
1.3 超音波熱治療系統回顧
在商用的機台方面有不少廠商已投入研發[11],雖目前為止只有 InSightec 公 司的ExAblate 2000 通過美國 FDA 核准應用於子宮肌瘤燒蝕,但在歐洲 CE 標誌認 證上,也有不少系統通過認證,如InSightec 公司的 ExAblate 的不少機型、飛利浦 公司的Sonalleve MR-HIFU 等。
1. InSightec Ltd. ExAblate®
以色列的 InSightec 公司所開發之 ExAblate 系統有著不少專為特定部位開發之 硬體,其中ExAblate 2000 應用於子宮肌瘤的部分是目前唯一通過美國 FDA 認證 之MRgHIFU 系統,而該系統也通過了歐洲、加拿大、俄羅斯、日本、巴西、中國 衛生單位的相關批准。
ExAblate 系統中包含了 MRI 系統與 HIFU 系統。MRI 系統使用了美國奇異公司 (General Electric Company)的 GE Signa 1.5/3.0T MR 影像系統,提供醫學影像用以 顯示病患組織影像、分析治療目標大小、提供 MR 影像原始檔案供系統轉換為溫 度影像並進行治療監控與規劃。HIFU 系統則使用了 208 個相位陣列式的換能器直 徑為 120mm,工作頻率在 0.9MHz 及 1.3MHz,焦距 150mm。在操作介面方面,
提供了三軸向的成像為腫瘤精確定位與準確識別病理,超音波束的可視化以確保
2. Koninklijke Philips N.V. Sonalleve MR-HIFU
荷蘭的飛利浦公司所開發之Sonalleve MR-HIFU 系統基於自家 MRI 系統開發,
目前Sonalleve 應用在子宮肌瘤部分已通過了歐洲、亞洲大部分區域、中東與南美 衛生單位的相關批准,也在歐洲拿到了CE Marking 的認證,而在美國 FDA 認證 方面也還在進行臨床試驗中。
Sonalleve 系統中也包含了 MRI 系統與 HIFU 系統。MRI 系統使用了自家公司 的Achieva 1.5T/3.0T/3.0T TX、Ingenia 1.5T/3.0T 系統,倚靠自家發展之 MRI 系統 開發提供了較好的相容性與穩定度。HIFU 系統則是該公司自行研發之換能器