肿瘤热疗法(Hyperthermia)在台湾医界逐渐升温,陆续有许多医院投注心力,期望藉由肿瘤热治疗法,涵盖不同范围与不同的适应症,为癌症治疗发掘更多的希望曙光。
现代癌症治疗的铁三角为手术治疗、放射治疗、药物治疗(包含化学治疗、标靶治疗以及目前热门的免疫疗法)。有赖于开刀与麻醉技术不断的进步,有愈来愈先进的手术方式可治疗肿瘤;放射治疗起源于1895年德国物理学家仑琴(Wilhelm Rontgen)发现X光之后,慢慢才开始发展;而化学治疗则是以两次大战期间的生化事故为契机来开发抗癌药物。总而言之,目前的治疗方式大多是百年间发展的产物,但如果是100年以前的人罹患癌症怎么办呢?比较表浅的部位可以开刀,那其他不容易开刀的部位要怎么做呢?其实”热”是常用的替代疗法。
热治疗的起源
西元前1500年以前:古埃及在医疗卷轴便有记载运用热治疗乳房肿瘤。
西元前460-370年:西方医学之父-希波克拉底(Hippocrates)曾说:「药物(内科)治疗失败时,就用手术刀(外科)切除;手术刀(外科)不能治愈,就用火(热治疗)治!」。
西元936-1013年:阿拉伯人以烧红的烙铁治疗头颈部肿瘤。
19世纪后科学家发现部分罹患肿瘤的病人,感染丹毒后持续高烧,过程中发现肿瘤逐渐消退。
直到1970年代后开始透过细胞、分子等微环境的实验,来探讨为什么〝热〞可以杀死肿瘤,医学研究发现温度一旦达到42.5℃则肿瘤细胞会开始死亡,且温度愈高,杀死等量肿瘤的时间愈短。如43℃加热4小时杀死肿瘤的量约等于54℃加热3秒钟,或57℃加热1秒钟;由此可见热治疗最主要掌控的变因有两种:时间与温度,掌控好此两项变因,就能有效的杀死肿瘤细胞。
热治疗的原理
热治疗其实是一体两面,除了可以被用作杀死肿瘤细胞的手段外,同时也可以影响人体的免疫反应,例如人体受到感染会发烧。既然它的发展起源那么悠久,且于1970年代就已了解肿瘤热治疗的原理,又为什么直到现在才重新被重视呢?主因有二,第一:1990年代起,因为药物治疗和放射治疗的蓬勃发展,掩盖了热治疗的光芒,但放化疗发展到一定程度后,人们就开始追寻是否有其他治癌的方式;第二:医疗科技的进步,对于热治疗的掌握更准确,可进行「精准热治疗」。
对于肿瘤细胞而言,如果加热到39~41℃就会造成肿瘤细胞暂时性的生长停滞,大于42~43℃即可依不同的加热时间来造成不同程度的永久肿瘤细胞死亡,但要注意的是对一般正常组织也可能造成影响。
而针对肿瘤旁边的微环境,热治疗也可达到一定的效果,意即要成功的把肿瘤杀死,除了肿瘤本身,周遭环境的改变也是重要关键,通常在肿瘤周边的微环境一定是适合肿瘤生长的环境,但透过热治疗的方式,促进肿瘤周边微血管循环变好,同时间搭配化疗药物就可以帮助药物更容易到达肿瘤所在的位置。又以放射治疗为例,放射治疗是需要氧气的,藉由氧气可增加放射线所产生之自由基来杀死癌细胞的效果,但肿瘤旁的微环境大部分是缺氧的,所以如果改善循环就会提高携氧能力,更能有效的杀死肿瘤细胞。另外,也可透过热治疗来改变肿瘤周边的PH值或养分组成,让本来是适合肿瘤生长的环境转变成不利肿瘤生长的逆境。
热治疗的策略
相较于一般人体正常组织,肿瘤内部血管生长凌乱且血流分布不均匀,因此在同样的加热过程中,正常细胞遇热时,会透过血流循环而降温,但当肿瘤细胞遇热时,则会产生堆积效应,热会更久的被保留在肿瘤当中,早期肿瘤热治疗就是运用这样的原理来进行。
现今热治疗的发展突破,主要原因有三,第一:医学影像的进步。现在可以利用先进影像技术,如超音波、电脑断层、磁振造影等与加热的平台相结合,清楚知道肿瘤和周围正常组织的位置;第二:加热方式的演进。利用不同的电磁波与不同的能量特性去选择适合的治疗部位,使得加热更有效率且非侵入性,如表浅的肿瘤可利用远红外线或微波治疗(它们的特质是能量堆积在表浅的部位所以适合用在表浅的肿瘤);另外射频电磁波(Radiofrequency, RF)或高强度聚焦超音波(High-intensity focused ultrasound, HIFU)适合深部肿瘤,它们可以避开表浅组织直达深部,就像用放大镜聚焦阳光,只有焦点的地方会有能量的汇集,中间经过的路径几乎不会有温度的上升;第三:温度监控的改良。以前只能用估计的方式,现代则能做到在身体的空腔监测温度,或是利用核磁共振的影像序列,去探测加热部位的温度是多少,更准确有效的监测治疗部位的温度。核磁共振主要是透过磁场的改变,水分子随着温度愈高,运动频率会增加,因此可以做出数学运算得知是否达到预期加热的温度。
热治疗的选择
肿瘤热治疗进入百家争鸣的时代,市面上也有许多热疗机器可选择,大致上可以温度与治疗范围区分,两者息息相关,39~43℃温度较低则治疗范围大,可以进行区域甚至全身的热治疗,主要目的为清除微观肿瘤细胞,并且增强血管的通透性和滞留效应,进而增强化学和放射治疗的效果;另一方面,超过60℃的热治疗则适用于局部治疗,因为高温所以不需搭配化放疗使用,短时间就可使蛋白质变性分解,达到肿瘤消融的效果。
39-43℃之热治疗,以区域来分:可以分表浅、深处、体腔内及全身型。
表浅治疗:
以远红外线∕微波加热的方式,适用于治疗体表下3公分内之肿瘤,在欧洲最常应用在复发合并有皮肤转移的乳癌、黑色素细胞瘤及头颈部癌症。深部治疗:
以射频电磁波来聚焦身体深部病灶,目前多搭配化学和放射治疗来使用,加热至接近43℃增加局部微循环,增强化放疗治疗效果,根据临床研究报告指出,放射治疗合并热治疗辅助运用在直肠癌、子宫颈癌、膀胱癌三种癌症,会比单独使用放疗效果佳,且研究证实化疗合并热治疗及放疗合并热治疗皆比化疗或放疗单独使用效果好,但惟需注意的是,同步化放疗与同步化放疗加上热疗直接比较的结果还需进一步临床研究探讨。体腔内治疗:
一般在肋膜腔或腹膜腔的肿瘤很难控制,药物难以到达且扩散比例高,目前可透过手术方式打开肋膜腔或腹膜腔,以热水灌注加热到约43℃,并搭配化疗药物来进行肿瘤热治疗。此方式治疗效果佳,但有一定风险,相对需要有良好的体力才可施行。全身型治疗:
利用远红外线在胸腔部位加热,透过血液循环到全身进行热治疗,配合化疗可提升化疗效果。
大于60℃ 之热治疗:治疗范围以局部为主,具有肿瘤消融的效果,不须特别搭配其他的治疗方式。多以HIFU高强度聚焦超音波加热来施行。
高温高强度之肿瘤热治疗需要使用良好的影像导航,目前主流有超音波与磁振造影二种影像导航方法,超音波影像适用会动的器官,核磁共振影像解析度高但较适合不会动的器官。如结合核磁共振影像导航与高强度聚焦超音波(HIFU)的「磁振导航超音波热治疗」(MRgFUS),可加热肿瘤组织,使其蛋白质变性进而凝固坏死,目前可运用在良性的子宫肌瘤、骨关节炎,乃至恶性的骨头转移。以治疗骨转移为例,超音波能量直接被骨头吸收,热消融破坏目标肿瘤,但需与重要神经及器官相距0.7~1.0公分的聚焦安全距离,以避免不必要的损伤。
热治疗的未来发展
热疗治癌是一门重新出发的学问,其疗效是肯定的,然而,医界仍需不断地朝累积临床经验、精准控制加热技术、研发仪器设备,以及合并其它癌症治疗的效益等面向努力前进,以期突破困境:
1. 如何把热更好的去给予?
目前正朝向研发肿瘤顺形热治疗,希望使热源顺着肿瘤的形状分布,更能屏蔽保护肿瘤周围正常组织,此治疗方式可使肿瘤接受能量集中,提高控制率外,亦能减少正常组织的损害。
2. 测量温度有没有更准确或有效率的办法?
准确量测温度,是热治疗科学化的关键技术。现有的技术已能直接或间接的估算治疗区域的温度,目前正进一步开发非侵入性的测温技术,期能准确得知全面性的等温曲线图。
3. 是否有更适宜的影像导航?
依照不同部位、不同器官,不同肿瘤病灶,搭载最适合的影像导航,甚至功能性的医学影像,是确保「精准热治疗」执行品质的要件,也是未来发展的方向。
4. 可否利用热来帮助抗癌药物精准释放在肿瘤位置?
让药物只有在加热的地方才会释放,如药物可以包装入载体,例如奈米微粒、微脂粒,通过热来驱动,在需要治疗的指定区域内释放药物,增加局部药物的浓度,并减少其它部位的药物暴露,使药物达到最大的疗效(therapeutic ratio)。
5. 热与免疫疗法的搭配研究
目前当红的免疫治疗,其平均反应率仅约两成。因此,如何筛选有效的病人族群以及尝试合并其它治疗以提升免疫治疗的效果是目前努力的方向。基础研究显示,适当的”热”能启动身体免疫,提高免疫细胞辨识肿瘤抗原的能力。目前重点着重在如何改造肿瘤细胞微环境,让免疫细胞可以更接近辨认肿瘤,以期能提升免疫治疗的效果。热疗与免疫治疗的联合应用目前还仅限于研究阶段,找出更加合理有效的合并治疗方案是逻辑上可行的研究方向。
6. 开发更多临床适应症
因热治疗技术在良性肿瘤与转移性肿瘤治疗上已取得良好成效,故现阶段正积极发展应用于根治性恶性肿瘤的治疗上,包括乳癌、摄护腺癌、肝癌与胰脏癌等,均有早期临床试验在进行中;另外,也积极研究配合其他治疗方式应用于脑部疾病(通透血脑屏障)、血栓溶解、心脏疾病、神经调节上。
注意下列情况是无法使用深层透热治疗的,包括:
治疗前半年有发生中风或有严重心血管疾病、体内装有心脏节律器或其他金属物者、疼痛知觉反应明显降低者、弥漫性血管内凝血不全或其他经由医师认定有禁忌者。
口述∕李欣伦台北医学大学附设医院癌症中心主治医师
赖基铭台湾癌症基金会执行长暨万芳医院副院长
整理∕孙佳伶台湾癌症基金会专案企划组主任