高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound, HIFU)是一种无创局部消融治疗技术,它利用超声波的可聚焦性及在组织中的良好穿透性,把超声能量精确聚焦到靶区,利用其热效应、空化效应、机械效应等机制,使靶区组织温度快速达到60℃以上,造成靶区组织细胞发生蛋白质变性,形成不可逆的凝固性坏死,而不损伤周围正常组织,达到精确治疗肿瘤的目的。目前,HIFU已广泛应用于临床治疗肝癌、骨肿瘤、乳腺肿瘤、子宫肿瘤等,并取得了较为满意的临床疗效。可是HIFU技术的发展也受到了许多因素的制约,如HIFU每次辐照时产生的焦域较小,能量较低,当靶区较大时往往需要HIFU多次辐照,耗时长。因此,如何安全提高治疗效率一直是HIFU应用急需解决的问题。研究显示,超声造影剂微泡、碘油、无水乙醇、脂质体、纳米颗粒等均能通过改变组织的固有特性,使得更多的超声能量沉积,达到增强HIFU消融治疗效率的目的。目的本文采用在中国唯一得到临床使用资质的超声微泡造影剂(Ultrasound contrast agent, UCA) SonoVue联合HIFU进行动物基础实验及临床研究。探索HIFU联合SonoVue达到最佳增效效果的时间条件,SonoVue增强HIFU治疗效率的机制,以及SonoVue增强HIFU治疗效率的有效性和安全性。方法1.探索注射SonoVue后开始HIFU消融的最佳时间点根据注射SonoVue的浓度,把51只正常新西兰大白兔(2.0-2.5kg)随机分为4组,每只兔肝辐照两个靶点。其中,3只为对照组,进行单纯磁共振引导的HIFU (MRI-guided high intensity focused ultrasound, MRgHIFU)消融；16只在注射0.03ml/kg SonoVue后进行MRgHIFU消融,为0.03ml/kg组；16只在注射0.05ml/kg SonoVue后进行MRgHIFU消融,为0.05ml/kg组,；16只在注射0.07ml/kg SonoVue后进行MRgHIFU消融,%0.07ml/kg组。各实验组均于注射SonoVue后10s, 30s、60s、90s、120s、150s、180s、210s、250s、300s开始HIFU消融。设定辐照功率为300W,辐照时间为5s,辐照深度为20mm,每个时间点至少重复3次实验,故每组至少需消融30个靶点,即每组至少需要15只兔进行实验。用磁共振无创测温序列测量并记录HIFU辐照过程中的温度；术后两天处死兔,测量其靶区生物学焦域(Biological focal region, BFR),计算其能效因子(Energy efficiency factor, EEF)。以注射SonoVue后开始HIFU的时间为横坐标,温度、BFR、EEF为纵坐标做柱状图,探索注射SonoVue后开始HIFU消融的最佳时间点。以温度为横坐标,BFR为纵坐标,对两者进行回归分析。2.探索HIFU联合SonoVue消融在体兔肝的各主要影响因素的最优组合治疗功率、SonoVue浓度、辐照深度是本实验中影响HIFU治疗效率的主要因素,采用L9(3‘)正交试验设计探索各种影响因素在不同水平组合下(治疗功率：200W、250W、300W; SonoVue浓度：0.03ml/kg、 0.05ml/kg、0.07ml/kg;辐照深度:15mm、20mm、25mm),对HIFU形成的BFR体积大小的影响。按照正交试验设计对9只实验兔进行HIFU消融兔肝,辐照时间为5s,于注射SonoVue后60s开始HIFU消融(由第一部分实验得到),术后解剖测量BFR,以兔肝内形成的BFR体积最大者为佳,筛选出辐照功率、SonoVue浓度和辐照深度的最优组合,并进行两次重复实验确保实验的准确性。按所得最优组合消融兔肝,光镜、电镜观察靶区组织学结构及超微结构。3.探讨SonoVue增强HIFU消融效率的空化机制设定治疗功率为300W,辐照深度为20mm(由第二部分得到),辐照时间为5s,于注射SonoVue后60s开始HIFU消融(由第一部分得到)。在辐照过程中采用一个中心频率为5MHz的宽带换能器进行被动空化检测(Passive cavitation detection, PCD)采集瞬态空化信号,观察不使用SonoVue以及不同浓度SonoVue:0.03ml/kg、0.05ml/kg、0.07ml/kg对HIFU消融过程中空化信号的影响,探索研究SonoVue增强HIFU消融效率的空化机制。记录各组靶区辐照后的灰度改变,分析SonoVue是否对灰度变化产生影响。4.探索HIFU联合SonoVue消融子宫肌瘤的最优治疗方式从2013年9月到2015年1月,于四川省遂宁中心医院纳入143例单发子宫肌瘤患者病例,根据注射SonoVue后开始HIFU消融的时间,分为单纯HIFU治疗的对照组(30例),1分钟组(32例),3分钟组(38例)和5分钟组(43例)。对比四组患者的团块状灰度发生率、团块状灰度变化出现时间、消融体积(Non-perfused Volume, NPV)、消融率、辐照时间、辐照能量、消融单位体积所需时间、消融1mm3单位体积组织所需能量(Energy efficiency factor, EEF),探索HIFU联合SonoVue消融子宫肌瘤的最优治疗方式。5.探索HIFU联合SonoVue消融治疗子宫良性疾病的安全性2010年11月到2013年9月,在四川省遂宁市中心医院、湖南湘雅医院、重庆海扶医院、重庆涪陵医院、重庆三峡中心医院五个中心采集行HIFU治疗的子宫良性疾病患者,共2604例,其中子宫腺肌症患者941例,子宫肌瘤患者1663例。其中1300例患者作为对照组,进行单纯HIFU治疗；1306例患者在HIFU治疗过程中使用了2m1标准SonoVue溶液对治疗效果进行评价。对比对照组和SonoVue组术中及术后副反应(Adverse event, AE)及并发症的发生情况,评价SonoVue在HIFU治疗过程中的安全性。结果1.在安全范围内,造影剂浓度越大,在相同条件下辐照形成的BFR越大。三组实验均在注射SonoVue后60s开始HIFU消融获得最高的温度、最大的BFR及最小的EEF。0.03ml/kg组温度与BFR的回归方程为y=2.3009x-104.41 (R2=0.6216); 0.05ml/kg组为y= 3.2477x-167.74 (R2=0.9113); 0.07ml/kg组为y= 4.927x-279.06(R2= 0.9251),0.07ml/kg组的拟合度最好。2.在条件为：功率300W, SonoVue浓度0.07ml/kg,辐照深度距皮肤20mm时进行实验,获得兔肝的BFR体积最大。各因素影响力由大到小为：治疗功率>辐照深度>造影剂浓度。HIFU联合SonoVue辐照活体兔肝组织,光镜下观察发现靶区与正常肝细胞分界清楚,靶区组织坏死彻底,肝细胞破坏、粉碎,在大片坏死组织中包含着一些大小形态不一的空泡；电镜下见组织内见炎性细胞、凋亡小体及大小不等的空泡存在。3.对照组与实验组在辐照开始后均检测到明显的宽带噪声,RMS基线值随造影剂浓度的增加而增加,RMS相对值与造影剂浓度呈正比,各组数据差异有统计学意义(P<0.05)。在声功率为300W,辐照时间为5s时,SonoVue对提高靶区灰度出现率及灰度值无影响。4.各实验组的团块状灰度发生率均明显高于对照组,且以1分钟组最高(P<0.05)；各实验组团块状灰度变化出现时间均明显小于对照组,以1分钟组最短(P<0.05)；各实验组消融单位体积所需时间、EEF均明显低于对照组,以1分钟组最小(P<0.05)。5. SonoVue组HIFU治疗时出现下肢放射痛、骶尾部疼痛、腹股沟痛、治疗区痛、皮肤烫的比例明显高于对照组(20.5% vs 11.7%,52.5%vs 42.3%,6.5% vs 4.5%,68.9% vs 55.4%及48.1% vs 42.9%)；SonoVue组HIFU术后下腹部疼痛发生率明显高于对照组(51.2% vs 39.9%,P<0.05),SonoVue组有两例患者发生急性肾功能衰竭。结论1. SonoVue可明显增强HIFU消融效率；注射SonoVue后1分钟开始HIFU消融能得到最高的温度、最大的BFR及最小的EEF；增效效果与造影剂浓度呈正比。2.治疗功率、造影剂浓度、辐照深度均与HIFU消融效率相关,其中,功率作用最明显,其次为辐照深度,然后为造影剂浓度。功率越大,造影剂浓度越大,配合适当的辐照深度可获得最佳的BFR体积。3. SonoVue可通过增强空化效应来提高HIFU消融效率,空化强度与造影剂浓度呈正比,且空化效应比热效应对增效作用的贡献更大。4.注射SonoVue 后 1分钟开始HIFU消融能够安全有效地应用于临床治疗良性肿瘤,达到最佳的治疗效果。5.大样本临床研究表明SonoVue应用于临床治疗是安全的,虽然可能会增加术中某些HIFU相关副反应,但大多很快恢复,不需特殊处理。但对于有长期高血压史或非甾体抗炎药(Non-steroidalanti-inflammatory drugs, NSAIDs)服用史的患者,需密切监控HIFU术后肾功能,同时通过水化及碱化尿液,促进有害物质排出,避免急性肾功能衰竭发生。