К вопросу о применении фокусированного ультразвука высокой интенсивности в клинической онкологии

Традиционными противоопухолевыми методами специального лечения злокачественных новообразований (ЗНО) являются открытая хирургия, химио- и лучевая терапия, а в последние годы – иммунотерапия. Вместе с тем они связаны с рядом неблагоприятных для пациентов факторами (в первую очередь, при хирургическом этапе специального лечения), например длительными периодами времени пребывания пациента в стационаре и последующего восстановления. Одной из основных целей технологических и медицинских исследований в области борьбы с ЗНО является значительное уменьшение местных, региональных и системных побочных эффектов по сравнению с традиционными методами лечения и предоставление дополнительных терапевтических возможностей в случаях, когда традиционные методы неэффективны. Не так давно в клиническую практику были введены относительно новые методы противоопухолевой терапии, такие как радиочастотная, лазерная, микроволновая и криоаблация, а также высокоинтенсивный фокусированный ультразвук (high intensity focused ultrasound, HIFU), который в настоящее время интенсивно совершенствуется как неинвазивный способ лечения целого ряда первичных, а также рецидивных солидных опухолей и метастатических заболеваний. В статье в довольно краткой форме приведены этапы становления метода HIFU, методические аспекты и физические основы HIFU-терапии и уже достигнутые весьма положительные результаты клинического применения данного метода в лечении ЗНО.  

1. Pennes HH. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. J Appl Physiol 1948; 1: 93–122. https://doi.org/10.1152/jappl.1948.1.2.93.

2. Vogl TK, Helmberger TJ, Mack MG, Reiser MF (Eds). Percutaneous tumor ablation in medical radiology. Springer; 2008: 258 pp.

3. Kennedy JE, ter Haar GR, Cranston D. High intensity focused ultrasound: surgery of the future? Brit J Radiol. 2003; 76(909): 590–9. https://doi.org/10.1259/bjr/17150274.

4. Cartwright JH, González DL, Piro O. Pitch perception: a dynamic systems perspective. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98(9): 4855–9. https://doi.org/10.1073/pnas.081070998.

5. Dunn PM. Aristotle (384–322 BC): philosopher and scientist of ancient Greece. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2006; 91(1): F75–7. https://doi.org/10.1136/adc.2005.074534.

6. Gitter AH. A short history of hearing research. I. Antiquity. Laryngorhinootologie. 1990; 69(8): 442–5 (in German). https://doi.org/10.1055/s-2007-998226.

7. Trépardoux F. Denis Ballière (1729–1800). Rev Hist Pharm. 2002; 50(334): 291–302 (in French). https://doi.org/10.1055/s-2007-998226.

8. Griffin DR. Listening in the dark: the acoustic orientation of bats and men. Yale University Press; 1958: 413 pp.

9. Wood RV, Loomis AL. The physical and biological effects of high-frequency sound waves of high intensity. Philos Mag. 1927; 4(22): 417–36.

10. Lynn JG, Zwemer RL, Cheek AJ, Miller AE. A new method for generating and using focused ultrasound in experimental biology. J Gen Physiol. 1942; 26(2): 179–93. https://doi.org/10.1085/jgp.26.2.179.

11. Fry WJ, Barnard JW, Fry FJ, Brennan JF. Localized selective lesions of the central nervous system caused by ultrasound. Am J Phys Med. 1955; 34(3): 413–23. https://doi.org/10.1126/science.122.3168.517.

12. Hynynen K, Colucci V, Chung A, Jolesz F. Noninvasive arterial occlusion using MRI-guided focused ultrasound. Ultrasound Med Biol. 1996; 22(8): 1071–7. https://doi.org/10.1126/science.122.3168.517.

13. First brain clinical trial. Available at: https://www.fusfoundation.org/the-technology/timeline-of-focusedultrasound/first-brain-clinical-trial/?_x_tr_sl&_x_tr_tl&_x_tr_hl (accessed 11.08.2024).

14. First focused ultrasound pediatric brain tumor clinical trial begins. Available at: https://www.fusfoundation.org/thetechnology/timeline-of-focused-ultrasound/first-focusedultrasound-pediatric-brain-tumor-clinical-trial-begins/?_x_tr_sl&_x_tr_tl&_x_tr_hl (accessed 11.08.2024).

15. Meng Y, Pople CB, Suppiah S, et al. MR-guided focused ultrasound liquid biopsy enriches circulating biomarkers in patients with brain tumors. Neuro Oncol. 2021; 23(10): 1789– 97. https://doi.org/10.1093/neuonc/noab057.

16. Буров А.К. Ультразвуковые колебания высокой интенсивности для воздействия на злокачественные опухоли животных и человека. Доклады Академии наук СССР. 1956; 106: 239–41.

17. Розенберг Л.Д. Фокусирующие излучатели ультразвука. В кн.: Розенберг Л.Д. (ред.) Физика и техника мощного ультрзвука. Т. 1. М.: Наука; 1967: 149–206.

18. Лаборатория медицинского и промышленного ультразвука. URL: http://limu.msu.ru (дата обращения 01.11.2023).

19. Гаврилов Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине. М.: Фазис; 2013: 567–649.

20. Gavrilov LR., Hand JW. High-power ultrasound phased arrays for medical applications. Nova Science Publishers; 2014: 200 pp.

21. В.А. Хохловой присуждена Серебряная медаль Рэлея–Гельмгольца. Акустический журнал. 2023; 69(4): 506. https://doi.org/10.31857/S0320791923350010.

22. Авадяева Е.Н., Зданович Л.И. Нострадамус: взгляд сквозь столетия. Центурии. М.: Букмэн; 1999: 393 с.

23. Булат В.В. Нострадамус глазами исторической науки. СПб.: Нестор-История; 2019: 160 c.

24. Hill CR, Rivens I, Vaughan M, et al. Lesion development in focused ultrasound surgery: a general model. Ultrasound Med Biol. 1994; 20(3): 259–69. https://doi.org/10.1016/03015629(94)90066-3.

25. Vaughan M, ter Haar G, Hill CR, et al. Minimally invasive cancer surgery using focused ultrasound: a pre-clinical, normal tissue study. Br J Radiol. 1994; 67(795): 267–74. https://doi.org/10.1259/0007-1285-67-795-267.

26. Maris H, Balibar S. Negative pressures and cavitation in liquid helium. Physics Today. 2000; 53(2): 29–32. https://doi.org/10.1063/1.882962.

27. Clement GT. Perspectives in clinical uses of high-intensity focused ultrasound. Ultrasonics. 2004; 42(10): 1087–93. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2004.04.003.

28. Wu F, Chen WZ, Bai J, et al. Tumor vessel destruction resulting from high-intensity focused ultrasound in patients with solid malignancies. Ultrasound Med Biol. 2002; 28(4): 535–42. https://doi.org/10.1016/s0301-5629(01)00515-4.

29. Delon-Martin C, Vogt C, Chignier E, et al. Venous thrombosis generation by means of highintensity focused ultrasound. Ultrasound Med Biol. 1995; 21(1): 113–9. https://doi.org/10.1016/0301-5629(94)00095-6.

30. Rivens BH, Rowland IJ, Denbow M, et al. Vascular occlusion using focused ultrasound surgery for use in fetal medicine. Eur J Ultrasound. 1999; 9(1): 89–97. https://doi.org/10.1016/s0929-8266(99)00008-7.

31. Hynynen K, Chung A, Colucci V, et al. Potential adverse effects of high-intensity focused ultrasound exposure on blood vessels in vivo. Ultrasound Med Biol. 1996; 22(2): 193–201. https://doi.org/10.1016/0301-5629(95)02044-6.

32. Vaezy S, Martin R, Kaczkowska P, et al. Use of highintensity focused ultrasound to control bleeding. J Vasc Surg. 1999; 29(3): 533–42. https://doi.org/10.1016/s07415214(99)70282-x.

33. Hynynen K. The threshold for thermally significant cavitation in dogs' thigh muscle in vivo. Ultrasound Med Biol. 1991; 17(2): 157–69. https://doi.org/10.1016/0301-5629(91)90123-e.

34. Wu F, Chen WZ, Bai J, et al. Pathological changes in human malignant carcinoma treated with high-intensity focused ultrasound. Ultrasound Med Biol. 2001; 27(8): 1099–106. https://doi.org/10.1016/s0301-5629(01)00389-1.

35. Chen L, Rivens I, ter Haar GR, et al. Histological changes in rat liver tumours treated with highintensity focused ultrasound. Ultrasound Med Biol. 1993; 19(1): 67–74. https://doi.org/10.1016/0301-5629(93)90019-k.

36. Oosterhof GO, Cornel EB, Smits GA, et al. Influence of high-intensity focused ultrasound on the development of metastases. Eur Urol. 1997; 32(1): 91–5. https://doi.org/10.1159/000480887.

37. Wu F, Wang ZB, Chen WZ, et al. Circulating tumor cells with solid malignancy treated by highintensive focused ultrasound. Ultrasound Med Biol. 2004; 30(4): 1217–22. https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2003.12.004.

38. Wu F, Wang ZB, Chen WZ, et al. Preliminary experience using high intensity focused ultrasound for the treatment of patients with advanced stage renal malignancy. J Urol. 2003; 170(6 Pt 1): 2237–40. https://doi.org/10.1097/01.ju.0000097123.34790.70.

39. Zhang L, Zhu H, Jin C, et al. High-intensity focused ultrasound (HIFU): effective and safe therapy for hepatocellular carcinoma adjacent to major hepatic veins. Eur Radiol. 2009; 19(2): 437– 45. https://doi.org/10.1007/s00330-008-1137-0.

40. Trumm CG, Napoli A, Peller M, et al. MR-guided focused ultrasound. Current and future applications. Radiologe. 2013; 53(3): 200–8 (in German). https://doi.org/10.1007/s00117012-2417-x.

41. Uchida T, Tomonaga T, Kim H, et al. Improved outcomes with advancements in high intensity focused ultrasound devices for the treatment of localized prostate cancer. J Urol. 2015; 193(1): 103–10. https://doi.org/10.1016/j.juro.2014.07.096.

42. Sabel MS. Nonsurgical ablation of breast cancer: future options for small breast tumors. Surg Oncol Clin N Am. 2014; 23(3): 593–60. https://doi.org/10.1016/j.soc.2014.03.009.

43. Chen L, Wang K, Chen Z, et al. High intensity focused ultrasound ablation for patients with inoperable liver cancer. Hepatogastroenterology. 2015; 62(137): 140–3.

44. Klatte T, Kroeger N, Zimmermann U, et al. The contemporary role of ablative treatment approaches in the management of renal cell carcinoma (RCC): focus on radiofrequency ablation (RFA), high-intensity focused ultrasound (HIFU), and cryoablation. World J Urol. 2014; 32(3): 597–605. https://doi.org/10.1007/s00345-014-1284-7.

45. Wu F. High intensity focused ultrasound: a noninvasive therapy for locally advanced pancreatic cancer. World J Gastroenterol. 2014; 20(44): 16480–8. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i44.16480.

46. Yu W, Tang L, Lin F, et al. High-intensity focused ultrasound: Noninvasive treatment for local unresectable recurrence of osteosarcoma. Surg Oncol. 2015; 24(1): 9–15. https://doi.org/10.1016/j.suronc.2014.10.001.

47. Wang G, Zhou D. Preoperative ultrasound ablation for borderline resectable pancreatic cancer: a report of 30 cases. Ultrason Sonochem. 2015; 27: 694–702. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.05.029.

48. Li CX, Xu G., Jiang ZY, et al. Analisys of clinical effect of highintensity focused ultrasound on liver cancer. World J Gastroenterol. 2004; 10(15): 2201–4. https://doi.org/10.3748/wjg.v10.i15.2201.

49. Wu F, Wang ZB, Chen WZ, et al. Advanced hepatocellular carcinoma:treatment with high-intensity focused ultrasound ablation 159 combined with transcateter arterial embolization. Radiology. 2005; 235(2): 659–67. https://doi.org/10.1148/radiol.2352030916.

50. Москвичева Л.И. Применение HIFU-терапии в онкологии (2000–2023 гг.). Онкология. Журнал им. П.А. Герцена. 2022; 11(1): 64–74. https://doi.org/10.17116/onkolog20221101164.