肿瘤热疗生物学原理及肿瘤治疗学定位1
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磁热法治疗肿瘤用纳米磁性材料的研究进展肿瘤热疗是利用物理方法加热癌变组织,使癌变组织升温,达到杀灭癌细胞的特定温度以消除恶性肿瘤的一种治疗手段。
肿瘤热疗法由来已久,但由于早期设备和技术所限,加之2O世纪以手术、放疗、化疗相结合为主的肿瘤治疗手段的形成,使得热疗的发展几乎停滞不前。
1957年,Gilchrist 等首次提出磁靶向热疗的概念,推动了肿瘤热疗向着精确定位的方向发展。
磁热法治疗肿瘤是将磁性粒子注入或植入肿瘤病灶区,外加交变磁场,由于磁热效应使病灶区吸热升温至43〜47C,从而杀死肿瘤细胞。
该技术具有靶向性、给药方式简单、可减少用药量、毒副作用小、易与其它方法相结合等优点,是目前热疗法治疗肿瘤的较佳途径。
德国、美国、日本和我国对磁热法治疗肿瘤都进行了比较系统全面的研究,特别是德国和美国的研究都已进入l 临床研究阶段,并已治愈了一部分乳腺癌、前列腺癌、脑瘤等肿瘤病人,显示出良好的发展前景。
近年来,随着纳米技术的突飞猛进,纳米磁性材料应用于肿瘤热疗能克服目前加热技术的不足,已成为材料与生物医学的研究热点。
磁热法治疗肿瘤用纳米材料的应用开发、药物载体技术、生物相容性和毒理性是该领域研究的关键问题。
1 磁热法基本原理与特点磁性材料在外加交变磁场中,由于涡流损耗、磁滞、磁矢量旋转和颗粒本身的物理旋转而产生的热量称之为磁热。
磁热法是应用磁热效应治疗肿瘤的一种物理方法,即将磁性材料注入肿瘤病灶中,在交变磁场的作用下将吸收的磁能转换为热能,使癌变组织升温到43C以上,并保持一段时间,使肿瘤细胞红肿、坏死,从而消除肿瘤。
将磁场能转换成热能主要取决于磁场和磁性粒子的性质,其典型特征量是产热率(Specific power adsorption , SAR),即单位质量将其他能量转换成热能的量,单位以w/g计。
磁性材料的SAR2高,其热效应越强。
当今研究者追求的是采用少量材料产生高热量,而纳米7-Fe~03或Fes 04就能满足这些要求,并且磁热材料只吸收热量,不会对人和环境产生任何污染,是一种治疗肿瘤的绿色疗法,因此纳米T-Fe~03或Fe304用于热疗治疗肿瘤备受关注。
肿瘤热疗物理学肿瘤热疗物理学是一门研究利用热能来治疗肿瘤的学科,是肿瘤治疗领域的重要分支之一。
它在肿瘤治疗中具有广泛的应用前景,并且已经取得了很多重要的研究成果。
肿瘤热疗物理学的核心原理是通过高温来杀死或抑制肿瘤细胞的生长。
研究表明,高温可以诱导肿瘤细胞的凋亡,从而达到治疗肿瘤的目的。
同时,高温还可以增加血液循环、改善肿瘤局部的供氧和营养状况,提高其他肿瘤治疗方法的效果。
在肿瘤热疗物理学中,常用的热疗方法主要包括局部热疗和全身热疗。
局部热疗通过在肿瘤区域施加热能,直接作用于肿瘤区域,达到局部治疗的目的。
而全身热疗则是将整个身体暴露在热环境中,通过整体加热的方式来抑制肿瘤生长。
局部热疗的常用方法有多种,包括高温灌注、射频消融、超声热疗等。
其中,高温灌注是热疗物理学中较为常见的方法之一,它通过将高温溶液注入肿瘤局部,使肿瘤区域被高温环境包围,进而起到杀灭肿瘤细胞的作用。
射频消融则是利用高频电流通过导管输送至肿瘤区域,产生高温来杀死肿瘤细胞。
超声热疗则是利用超声波产生的热能来治疗肿瘤,通过超声波的局部加热作用来杀灭或抑制肿瘤细胞的生长。
全身热疗则是将整个身体置于高温环境中,通过提高体温来影响整体生物学过程,从而达到治疗肿瘤的效果。
全身热疗可以通过多种方式实现,包括全身水浴、热敷、温热治疗等。
其中,全身水浴是一种常用而有效的全身热疗方式,通过将患者浸泡在预定温度的水中,使体温升高,从而达到治疗肿瘤的目的。
肿瘤热疗物理学在临床实践中取得了显著的疗效,尤其是与其他治疗方法联合应用时,更能发挥其优势。
例如在手术切除肿瘤后,结合局部热疗可以防止术后复发。
与放疗、化疗等方法联合应用时,肿瘤热疗物理学能够提高治疗效果,减轻患者的不良反应。
虽然肿瘤热疗物理学在肿瘤治疗中有着广泛的应用前景,但是仍然存在一些问题需要解决。
如何准确定量地施加热能是一个关键的挑战。
此外,如何根据肿瘤的类型、位置、分期等因素来选择最适合的热疗方法也是一个需要研究的方向。
热疗法治疗肿瘤的研究进展热疗法治疗肿瘤的研究进展【摘要】热疗,即通过各种致热源的热效应,将肿瘤区域或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间,从而引起肿瘤细胞分子结构发生改变和溶酶体活性增强以杀灭肿瘤细胞[2],是近年来逐渐发展成熟的肿瘤治疗新领域。
本文介绍了热疗的起源与现状,简述了热疗的基本原理及其现有的技术支持及具体临床应用,其中重点介绍了迄今已经证实可与热疗发挥协同作用的药物,并提出了笔者对肿瘤热疗的展望。
【关键词】肿瘤;热疗;化疗[],,,,,,[];;目前针对肿瘤的治疗手段有很多,但最基本也是最主要的仍是手术联合放疗和化疗。
探索新的、毒副作用小的治疗方法,或者在目前治疗方法的基础上增加一些辅助手段,进而提高疗效,减轻毒副反应,是目前肿瘤治疗亟待解决的问题之一。
近年来逐渐发展成熟的肿瘤治疗新领域。
本文介绍了热疗的起源与现状,简述了热疗的基本原理及其现有的技术支持及具体临床应用,其中重点介绍了迄今已经证实可与热疗发挥协同作用的药物。
1热疗的起源与现状热疗起源于19世纪末期,最早西医文献记载于1866年,报告1例恶性肿瘤病人因感染丹毒产生高热后肿瘤完全消退。
1893年1用细菌毒素注入人体引发机体产生高热治疗38例晚期恶性肿瘤病人,其中12例肿瘤完全消退,19例好转,还同法治愈了10例肉瘤患者,其中1例无瘤且存活期达27年。
但直到20世纪中叶热疗才作为实验性疗法治疗晚期病人[1]早期热疗由于设备落后、加热剂量和温度无法控制、作用机制不清、副作用严重等诸多限制,因而发展相对滞后,在相当长的时间内没能被广泛应用。
近20年以来在医、工两界的共同寻求与探索下,分子热生物学、细胞热生物学、血管热生物学、热剂量测定法、加热与控温技术等均取得了突破性的进展,。
热疗法治疗肿瘤的研究进展目前针对肿瘤的治疗手段有很多,但最基本也是最主要的仍是手术联合放疗和化疗。
探索新的、毒副作用小的治疗方法,或者在目前治疗方法的基础上增加一些辅助手段,进而提高疗效,减轻毒副反应,是目前肿瘤治疗亟待解决的问题之一。
近年来逐渐发展成熟的肿瘤治疗新领域。
本文介绍了热疗的起源与现状,简述了热疗的基本原理及其现有的技术支持及具体临床应用,其中重点介绍了迄今已经证实可与热疗发挥协同作用的药物。
1.热疗的起源与现状热疗起源于19世纪末期,最早西医文献记载于1866年,Busch报告1例恶性肿瘤病人因感染丹毒产生高热后肿瘤完全消退。
1893年Co1ey用细菌毒素注入人体引发机体产生高热治疗38例晚期恶性肿瘤病人,其中12例肿瘤完全消退,19例好转,还同法治愈了10例肉瘤患者,其中1例无瘤且存活期达27年。
但直到20世纪中叶热疗才作为实验性疗法治疗晚期病人。
早期热疗由于设备落后、加热剂量和温度无法控制、作用机制不清、副作用严重等诸多限制,因而发展相对滞后,在相当长的时间内没能被广泛应用。
近20年以来在医、工两界的共同寻求与探索下,分子热生物学、细胞热生物学、血管热生物学、热剂量测定法、加热与控温技术等均取得了突破性的进展,为肿瘤热疗技术的发展提供了新的契机。
现代肿瘤热疗技术以其无创或微创性并对免疫系统损伤较小且有可能增强免疫力等优势,逐步成为继手术、放疗、化疗、生物治疗后的又一种抗肿瘤手段。
2.基本原理热疗,即通过各种致热源的热效应,将肿瘤区域或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间,从而引起肿瘤细胞分子结构发生改变和溶酶体活性增强以杀灭肿瘤细胞,热疗过程中肿瘤和周围正常组织温度均升高,但正常组织因热效应导致血管扩张、血流加快,故散热充分,且因其血液循环良好,温度升高并不显着;而肿瘤组织由于血流缓慢,甚至血管闭塞,导致散热困难,热量积聚,可以高于正常组织5℃~10℃,进而可发挥抗肿瘤作用。
肿瘤热疗的机理及临床研究肿瘤,这个令人闻之色变的词汇,一直以来都是医学界努力攻克的难题。
随着科技的不断进步,肿瘤热疗作为一种新兴的治疗手段,逐渐引起了人们的关注。
那么,肿瘤热疗到底是怎么一回事?它的机理是什么?在临床上又有哪些研究成果和应用呢?让我们一起来深入了解一下。
要理解肿瘤热疗的机理,首先得从细胞的特性说起。
正常细胞和肿瘤细胞在对温度的耐受性上存在差异。
一般来说,正常细胞能够在相对较宽的温度范围内保持其结构和功能的完整性。
然而,肿瘤细胞由于其自身的代谢异常和结构缺陷,对高温更为敏感。
当温度升高到一定程度时,肿瘤细胞内的蛋白质会发生变性,细胞膜的稳定性也会受到破坏,从而导致细胞死亡。
具体来说,肿瘤热疗主要通过以下几种方式发挥作用。
一是直接杀伤肿瘤细胞。
高温能够干扰肿瘤细胞内的蛋白质合成和代谢过程,使细胞内的酶失去活性,从而影响细胞的生长和分裂。
二是破坏肿瘤细胞的细胞膜。
细胞膜在高温下会出现通透性增加,导致细胞内的物质外泄,最终引发细胞死亡。
三是影响肿瘤细胞的血液供应。
热疗可以使肿瘤内的血管扩张、血流加快,但同时也会造成血管内皮细胞的损伤,形成血栓,阻断肿瘤的血液供应,使其因缺血缺氧而死亡。
此外,肿瘤热疗还能够增强机体的免疫功能。
当肿瘤细胞受到高温刺激时,会释放出一些抗原物质,这些物质能够激活免疫系统,促使机体产生针对肿瘤的特异性免疫反应,进一步抑制肿瘤的生长和扩散。
在临床研究方面,肿瘤热疗已经取得了不少令人鼓舞的成果。
目前,常见的肿瘤热疗方法包括全身热疗、局部热疗和区域热疗。
全身热疗通常采用红外线、热水浴等方式,将患者的体温整体升高到一定程度。
这种方法适用于一些晚期肿瘤患者,尤其是那些已经发生广泛转移的病例。
但全身热疗对设备和技术的要求较高,同时也存在一定的风险,如体温过高导致的神经系统损伤等。
局部热疗则是针对肿瘤的局部部位进行加热,常见的有射频热疗、微波热疗、超声热疗等。
例如,射频热疗通过射频电流产生的电磁场使肿瘤组织内的分子发生高速振动,从而产生热量;微波热疗则利用微波的能量使肿瘤组织升温;超声热疗则是利用超声波在组织中的聚焦和吸收来产生热量。
附件17肿瘤深部热疗和全身热疗技术管理规范(2017年版)为规范肿瘤深部热疗和全身热疗技术(以下简称肿瘤热疗技术)临床应用,保证医疗质量和医疗安全,制定本规范。
本规范是医疗机构及其医务人员开展肿瘤热疗技术的最低要求。
本规范所称肿瘤深部热疗和全身热疗技术是指采用物理方法使肿瘤、肿瘤所在区域或全身的温度升高,通过一系列生物学效应,使肿瘤细胞损伤,单独或联合放疗、化疗等其它手段进行治疗的技术。
该技术包括深部热疗(区域性热疗)和全身热疗,其加热的物理因子包括射频、微波、红外线、超声、电容、电磁等,治疗途径包括无创、微创侵入和经生理性腔道等。
本规范所称肿瘤深部热疗和全身热疗技术不包括肿瘤消融治疗技术。
一、医疗机构基本要求(一)开展肿瘤热疗技术的医疗机构,应当与其功能、任务和技术能力相适应。
(二)具有卫生计生行政部门核准登记的与肿瘤治疗相关的二级诊疗科目。
(三)具备食品药品监督管理部门批准用于临床治疗的肿瘤热疗设备。
(四)肿瘤深部热疗应当具备相应的影像引导设备,如超声、CT或MRI等以及局部的温度监控设备;肿瘤全身热疗应当具备温度监控设备,并配备多功能监护仪,在全身热疗过程中能进行心电、呼吸、血压、脉搏、血氧饱和度监测。
(五)全身热疗室应当具备心、肺、脑抢救复苏条件,有氧气通道、除颤器、吸引器等必要的急救设备和药品。
(六)至少有2名具有肿瘤热疗技术临床应用能力的医师,及经过肿瘤热疗相关知识和技术培训并考核合格的其他专业技术人员。
肿瘤热疗技术负责人还应当具备副主任以上专业技术职务任职资格。
二、人员基本要求(一)开展肿瘤热疗技术的医师。
1.取得《医师执业证书》,执业范围为开展本技术应用相关专业的本医疗机构注册医师。
2.有3年以上肿瘤诊疗的临床工作经验,具有主治医师及以上专业技术职务任职资格。
3.经过省级卫生计生行政部门指定的培训基地关于肿瘤热疗技术临床应用培训,具备肿瘤热疗技术临床应用的能力。
(二)其他相关专业技术人员。
热疗法治疗肿瘤的研究进展前言癌症是人类面临的严重健康问题之一,治疗方法也不断地在进化和更新。
热疗法作为辅助治疗手段,已经被广泛应用于肿瘤治疗中,取得了一定的疗效。
本文将对热疗法治疗肿瘤的研究进展作一综述。
理论基础热疗法是指使用高温来治疗疾病的一种治疗方式。
肿瘤热疗是一种特殊的高温疗法,主要基于肿瘤细胞对热的敏感性比健康细胞更高这一原理。
热可使肿瘤细胞的蛋白质变性、细胞膜通透性提高、代谢加速以及DNA链断裂等,从而导致肿瘤细胞的死亡。
热疗法分类根据热源不同,热疗法可以分为高温疗法和低温疗法。
1.高温疗法高温疗法一般是指体内温度或热损伤部位温度达到42℃以上的治疗方式。
高温疗法可以进一步分为:•局部高温疗法局部高温疗法是指使用电磁波、微波、激光等高频电磁波作为热源,将其作用于肿瘤局部,使局部组织升温到杀死肿瘤细胞的温度范围。
•全身性高温疗法全身性高温疗法是指将患者的体温升高到杀死肿瘤细胞的杀伤温度范围,如磁热疗法、微波热疗法等。
2.低温疗法低温疗法是指体内温度或热损伤部位温度低于37℃的治疗方式。
低温疗法可以分为:•冷冻疗法冷冻疗法是利用液氮或制冷剂注射到病灶内部,使局部组织温度降至-20℃到-70℃,杀死肿瘤细胞。
•微波冷疗法微波冷疗法是利用微波作为能量源,通过热效应和非热效应对人体组织进行治疗,通过对肿瘤细胞的杀伤作用,实现治疗效果。
病症应用热疗法在肿瘤治疗中的应用主要是为了提高其他治疗手段的疗效并减少副作用。
目前主要应用在肿瘤手术前、化疗后和放疗后的综合治疗中。
1.放疗后热疗放疗后常见并发症包括疲劳、恶心、呕吐等,热疗可以缓解这些症状。
同时,放疗对病理组织产生热效应,如放疗前的瘤体体积大,放疗后收缩趋势明显,容易导致瘤体气化、坏死或裂解等。
2.化疗后热疗化疗后常有恶心、呕吐、腹泻等不良反应。
热疗可以通过激活机体代谢、促进病灶血液循环,增强化疗药物在病灶的渗透性,提高化疗效果。
3.手术前热疗手术前热疗可以降低手术创伤,减轻术后疼痛和切口肿胀等不良反应。
肿瘤热疗生物学原理及肿瘤治疗学定位(1)[教案]东南大学临床医学院肿瘤教研室(南京 210009)李苏宜热物理治疗是一项抗恶性肿瘤新技术,正处于发展初期的初期阶段,被认为是一项发展前景明确,广阔的治疗方法和临床肿瘤学的一个分支学科。
热疗的分类肿瘤热物理治疗,简称肿瘤热疗(hyperthermia),是利用物理疗法包括电磁波,超声波,远红外线等热源,使组织加热,达到杀灭恶性肿瘤的目的。
肿瘤的热疗目前尚无统一的规范,习惯按其加热的范围,作用的部位,加热源的不同和导入方式来分类。
一:按加热范围分类1. 全身加热全身各部位都得到加热,体温被动升高至41.3~41.8℃,或轻度热疗下体温维持在39.5~41.5℃,4~6h之间。
同时监测心率,血压的变化。
全身加热的热源一般都采用红外线以热传导的方式或热辐射的方式加热,包括远红外线辐射,全身热水浴(热传导),体外循环加热法(热传导)和局部区域性加热致全身体温升高的加热方法等。
2. 区域加热这是一种比局部加热范围更大的一种热疗方法。
区域加热的范围约占机体体积的1/5~1/3,加热时体温有明显的升高,并伴心率加快,血压降低。
区域性加热的热源一般采用射频环形阵列(电极)经体表进行加热,能对深部的病变进行有效的加热。
3. 局部加热热作用的范围局限于体表投影最大直径≤30cm的加热,由于热作用的范围小,加热时不会引起体温的明显升高,是最安全有效的一种热疗方法,也是肿瘤热疗最常用的加热方法。
局部加热常用热源有超声波局部加热,微波局部辐射加热,射频电感式局部透热和射频电容式局部透热,其中前三种加热方法适于较表浅病灶,射频电感式局部透热适用于深部及表浅病灶。
4. 单病灶加热热作用范围局限于单个病灶。
这种方法的特点是局部热量较高,病灶多达到凝固性坏死或变性的程度,对全身体温几乎无任何影响。
单病灶加热常用热源有聚焦超声,射频和微波。
有体外式,自然腔道插入式或组织间介入式。
主要治疗目的是靶病灶的灭活或靶病灶的加热增敏放疗。
二:按热量导入体内方式分类1. 体外(表)加热无论采用任何热源和作用方式,主要是热源经过体表作用于病变的方法,统称经体表加热法。
这种方法系非损伤的治疗方法。
其中,对体表表浅部位的加热热源多采用微波,远红外线,超声波等,称为体表加热。
而对于可以达到深部组织加热目的的电容式射频加热方式,习惯上称为深部组织透热。
聚焦超声的单病灶灭活性热固化加热也是表外加热方式,但通常不用“透热”一词来表示。
2. 自然腔道加热通过自然腔道途径将电极或辐射器插入进行加热的方法,多用于直肠癌,鼻咽腔病变,宫颈癌,食道癌的治疗。
这种方法避免了热源的能量被体表,深层组织吸收而消弱对体腔内病变的加热,使热源能直接对体腔病变进行加热。
此方法多与放疗合用,以对放疗增敏。
3. 组织间加热这是一种损伤性的加热方法,就是将针状电极或微波针状辐射器直接刺入病变组织,使病变组织直接加热。
此种方法多达到热固化坏死的地步,多用于单病灶灭活的治疗。
三按加热热源分类1. 超声波加热超声波是一种机械波,它本身没有热辐射,它的加热作用是通过超声波作用于机体组织细胞的微粒,是微粒按超声波的频率产生运动,互相摩擦产生热,这种热也称内源热。
超声波对机体组织有较强的穿透能力,但要求组织均一性强。
由于人体组织结构的非均一性,当超声波从一个媒介质进入另一个媒介质时,会产生被组织部分吸收,部分反射,从而使超声波在组织间传导时迅速衰减。
利用凹面超声探能器将超声波聚焦成点(通常为纺锤体)导入人体靶组织,通过由点成线,由线成面,由面成体来完成对整个瘤体的热固化。
2. 高频电波由长波,中波,短波,超短波和分米波,厘米波,毫米波组成,即射频和微波组成,射频的高频端(短波,超短波)采用电容式局部加热的方法导入人体。
长波,中短波则多用于组织间加热。
微波对组织的穿透能力与其频率有关,频率越高,深度越浅。
电磁波系无线电波,本身不发热,作用于人体,使组织中常电荷离子,偶极子在高频磁场下随之震动,而摩擦生热。
3. 红外线近红外线是通过热辐射而加热,不推荐用于恶性肿瘤的热物理治疗中。
远红外线由于通过谐共振原理使得组织表皮下5mm深度发生离子,偶极子振动而带动了微血管血液温度升高,进而致使全身体温被动升高。
因而用于全身亚高温加热。
四按温度分类1. 炭化瞬间200℃及以上温度,达到靶点炭化,多不用于恶性肿瘤的热疗之中。
例如肠道内镜的高频电刀等。
2. 固化 65~100℃的温度,可使组织凝固性坏死。
多见于组织间加热和聚焦超声加热。
3. 高温以体外射频电容式加热为代表,局部温度多为43.5℃左右,配合放疗和/或化疗,以提高疗效。
4. 亚高温 39.5~40.5℃,或41.5℃,多用于全身性加热。
例如远红仑式加热,应配合化疗使用。
机体生物热效应机制一关于温度指标多数肿瘤细胞致死温度的临界值在42.5~43℃,在此温度范围延长加温时间,可加重肿瘤细胞的损伤和抑制增生。
不同类型的恶性肿瘤细胞对温度的敏感性差别较大。
杀灭恶性肿瘤细胞的最低限被认为式42℃×2h,正常组织能耐受42~43℃高热。
在恶性肿瘤热物理治疗中,多围绕两个变量来进行量化评定热量的大小,即时间和温度。
被加热的靶组织温度越高,杀灭靶细胞所需时间就越短。
两者关系是升高1~2℃,加热持续时间可缩短1/2。
临床上多数情况下为了保证安全和降低痛苦,多采用延长时间的方法。
二高热对正常组织的影响器官组织的热敏感性以睾丸,晶状体对热特别敏感,容易产生热损伤。
其次是那些组织代谢更新率较高的器官包括胃肠,骨髓,肝,肾。
而那些组织代谢更新率较低的器官则耐受性相对较强,包括膀胱,食管,骨皮质,周围神经等。
动物试验表明,42~45℃加热时,可导致狗致命性心动过速的发生,并发生心肌局灶性缺血坏死和出血。
食管对热的耐受性相对于胃肠来说较高,比较适于腔内近距表面加热。
由于肠内容物可大量吸热而不能散热,腹部局部加热至43.5℃左右时易发生胃肠壁的坏死而发生胃溃疡,十二指肠球部溃疡甚至穿孔,后者尤多见于微波体外辐照。
过热可引起肝脏显著充血,肝细胞肿胀变性。
子宫颈对热耐受性较好。
三对实体瘤作用机制1.微血管及血流正常组织与恶性肿瘤组织的微血管结构与血流速度不同,造成两者内环境存在差异,是高热对肿瘤组织有选择性损伤的基础。
肿瘤组织由于其动脉和回流静脉不是在胚胎阶段完成的完善配置,因而有以下特点:1.血管神经感受器不健全,对温度的感受性差;2.形态异常,呈线圈样扩张扭曲,血管极为丰富,但杂乱且有动静脉瘘,血流阻力大;3.毛细血管由单层内皮细胞和缺乏弹性基膜的外膜组成,脆弱易破裂;4.血管内皮细胞间隙大,部分由肿瘤细胞衬覆,细胞增生向管腔突出,一起阻塞;5.肿瘤组织的血流量低于邻近的正常组织。
加温后可致肿瘤组织血流量进一步减少,原因可能与加温直接造成瘤组织微血管内皮细胞热损伤和红细胞柔性减弱,使瘤组织微循环发生障碍,血流阻力增加;和加温时周围正常组织血管扩张,血流发生“改道”现象有关。
2.温度差现象由于以上原因,恶性肿瘤组织在透热时局部温度要高于周边邻近的正常组织,其温度差则高达5~10℃,并且肿瘤组织中央温度高于周边温度。
因此,当临近正常组织被加热至43℃时,瘤体内部温度可高达48~53℃,而组织对热耐受的最高极限温度也只有45℃。
越过此界限值,则组织细胞将发生变性坏死。
这种巧妙地运用了温度差现象加热治疗恶性肿瘤的方法称为高频透热选择性加热作用。
值得一提的是,上述温度差现象在那些体积较小的病灶或片状生长的病灶中不明显,通常认为仅有1~2℃的温度差,这是由于血流量差别不大的缘故。
4. 酸化效应恶性肿瘤组织中广泛存在低血运区,乏氧区和坏死区,导致细胞膜葡萄糖转运载体和糖酵解关键酶的基因表达上调,肿瘤细胞表现为以糖酵解途径为主要方式来利用能量,因此生成大量乳酸。
加热时局部温度升高可继续通过血流减少->乏氧加重->酵解增强->乳酸进一步增多的途径,加重局部的pH值下降。
血运经加热后进一步下降,进一步加重了瘤内因血管系统相对不健全而导致的低灌注,后可低流入,代谢产物低排出“三低现象”的加重。
酸化环境可以通过降低瘤细胞的热耐受性直接损伤瘤细胞等途径起作用。
5. 直接损伤肿瘤细胞高热除了以上对瘤组织血管和血运系统,代谢等方面的影响外,对瘤组织细胞膜及DNA,RNA蛋白质的合成均有抑制或破坏作用。
有学者认为,热杀伤作用可能归结于细胞膜的损害,以及对细胞骨架和细胞分裂行为(包括染色体蛋白,DNA修复酶)的直接作用,或者可能与细胞膜通透性的继发性影响有关,例如影响Na+,K+,Ca2+,谷胱甘肽,ATP等的通透性。
还有人推测瘤细胞膜的胆固醇含量较正常低,膜流动性强,温热可使细胞质膜的液晶相发生改变,引起膜的流动性和通透性发生改变,同时导致附着在膜上的蛋白质,特别是酶系统活性降低,失活,或膜蛋白脱落异位。
处于S期的细胞对热比较敏感,由此认为热对RNA,DNA合成存在负性影响,且RNA对热损伤早于DNA。
高热可以使细胞溶酶体的活性升高,从而加速细胞的破坏,此外,还有线粒体的破坏。
四热疗后瘤体病理变化1. 变化过程多数动物模型发现,在43℃左右时疗后的2-5H开始出现肿瘤细胞轻度收缩,胞浆染色加深,细胞核染色体聚集靠近核膜使核膜更清楚,核仁消失。
疗后24小时肿瘤细胞核发生固缩,分裂相停滞在分裂前期。
数天后,可发生细胞核碎裂和间质纤维组织增生,由少到多,并出现吞噬细胞。
两周左右完成纤维化和吞噬死亡细胞过程。
50℃及以上则可发生凝固性坏死。
2. 大体变化43℃持续60min(一次治疗后),可见肿瘤组织轻度充血,呈粉红色,充血水肿,体积稍大,质地无变化;二次治疗后,肿瘤则呈暗红色,质软;三次治疗后,则可见中央区坏死病灶;四次及以上多次治疗后,瘤体中央区可见到奶黄色坏死灶,质脆。
热固化治疗后可见到十分清晰的奶黄色坏死病灶,质脆,硬,可见到周边充血水肿,两周后可见到包膜形成。
3. 镜下观高热下(43℃持续60分钟)瘤细胞和瘤组织微血管基质发生急性损伤,表现为微血管充血,扩张,瘤细胞肿胀,胞浆出现空泡,数次疗后可见到细胞萎缩,胞浆凝固,核缩和核裂。
肿瘤边缘有肉芽组织和包膜形成,内有淋巴细胞及吞噬细胞反应。
热固化后病灶区有大量坏死细胞,HE染色后呈红色,周边有大量肉芽纤维细胞包绕,内有大量吞噬细胞,聚焦超声热固化后的瘤细胞内可见到大量大的空泡。
五导致细胞凋亡高热杀伤肿瘤细胞的重要机制之一就是引起细胞凋亡。
高温不仅能诱导正常细胞凋亡,而且能诱导肿瘤细胞凋亡,从凋亡的强度和持续时间来看,二者之间存在差异,以肿瘤细胞敏感性为高。
由于细胞凋亡作为主动的受基因调控的细胞自杀过程,其诱导和抑制受遗传基因的控制。