Гипертермическая терапия (или гипертермия, или термотерапия) — это вид медицинского лечения , при котором ткани тела подвергаются воздействию температур , превышающих температуру тела , в районе 40–45 ° C (104–113 ° F). Гипертермия обычно применяется в качестве дополнения к лучевой терапии или химиотерапии , к которым она действует как сенсибилизатор, при лечении рака . [1] [2]
При гипертермии используются более высокие температуры, чем при диатермии , и более низкие температуры, чем при абляции . [3] В сочетании с лучевой терапией ее можно назвать терморадиотерапией .
Гипертермия определяется как превышение температуры тела над нормой. Не существует единого мнения относительно того, какая целевая температура является наиболее безопасной или наиболее эффективной для всего тела. Во время лечения температура тела достигает уровня от 39,5 до 40,5 °C (от 103,1 до 104,9 °F). [4] Однако другие исследователи определяют гипертермию в диапазоне от 41,8–42 °C (107,2–107,6 °F) (Европа, США) до около 43–44 °C (109–111 °F) (Япония, Россия). [5]
Исследования показали, что гипертермия в сочетании с другими методами лечения может уменьшить опухоль и помочь другим методам лечения убить раковые клетки. [1]
Лечение локализованной гипертермией — это хорошо зарекомендовавший себя метод лечения рака, основанный на простом основном принципе: если внутри раковой опухоли можно поддерживать повышение температуры до 40 °C (104 °F) в течение одного часа, раковые клетки будут уничтожены. [11]
График лечения в разных исследовательских центрах различался. После нагрева клетки приобретают устойчивость к теплу, которая сохраняется около трех дней и снижает вероятность того, что они погибнут от прямого воздействия тепла. [12] Некоторые даже предлагают максимальный график лечения два раза в неделю. [13] Японские исследователи лечили людей «циклами» с интервалом до четырех раз в неделю. [14] Радиочувствительность может быть достигнута с помощью гипертермии, а использование тепла при каждой лучевой терапии может повлиять на график лечения. [12] При умеренной гипертермии температура обычно поддерживается примерно в течение часа. [13]
Клиника гипертермии Св. Георгия в Германии использует его для уничтожения бактерий болезни Лайма, которые распространяются по всему телу. Все тело, включая кровь, нагревается примерно в течение двух часов. [ нужна цитата ]
До появления современной антиретровирусной терапии экстракорпоральная гипертермия всего тела была опробована в качестве лечения ВИЧ / СПИДа с некоторыми положительными результатами. [15]
Внешнее применение тепла может вызвать поверхностные ожоги. [13] Повреждение тканей органа-мишени при местном лечении будет зависеть от того, какая ткань нагревается (например, непосредственное лечение головного мозга может привести к повреждению головного мозга, непосредственное лечение легочной ткани может вызвать проблемы с легкими). Гипертермия всего тела может вызвать отек, тромбы и кровотечение. [12] Системный шок может возникнуть, но он во многом зависит от различий в методах его достижения. Это также может вызвать сердечно-сосудистую токсичность. [10] Все методы часто сочетаются с лучевой или химиотерапией, что не дает понять, насколько токсичность является результатом этих методов лечения по сравнению с достигнутым повышением температуры.
Существует множество методов доставки тепла. Некоторые из наиболее распространенных включают использование сфокусированного ультразвука (FUS или HIFU ), радиочастотных источников, инфракрасной сауны , микроволнового нагрева , индукционного нагрева , магнитной гипертермии , инфузии нагретых жидкостей или прямого применения тепла, например, при сидении в жаркой комнате. или укутывание пациента горячими одеялами.
Одной из задач термотерапии является доставка соответствующего количества тепла к нужной части тела пациента. Чтобы этот метод был эффективным, температура должна быть достаточно высокой и поддерживаться достаточно долго, чтобы повредить или убить раковые клетки. Однако если температура будет слишком высокой или если она будет поддерживаться слишком долго, это может привести к серьезным побочным эффектам, включая смерть. Чем меньше место нагревания и чем короче время лечения, тем меньше побочных эффектов. И наоборот, лечение опухоли слишком медленно или при слишком низкой температуре не приведет к достижению терапевтических целей. Человеческое тело представляет собой совокупность тканей с различной теплоемкостью, связанных динамической системой кровообращения с переменным отношением к поверхности кожи или легких, предназначенной для отвода тепловой энергии. Всем методам повышения температуры тела противодействуют механизмы терморегуляции организма . Организм в целом полагается в основном на простое излучение энергии в окружающий воздух от кожи (при этом теряется 50% тепла), которое усиливается конвекцией (шунтированием крови) и испарением через пот и дыхание. Региональные методы нагревания могут быть более или менее сложными в зависимости от анатомических взаимоотношений и компонентов ткани конкретной части тела, подлежащей лечению. Измерение температуры в различных частях тела может быть очень трудным, а температура может локально варьироваться даже в пределах определенной области тела.
Чтобы свести к минимуму повреждение здоровых тканей и другие побочные эффекты, предпринимаются попытки контролировать температуру. [10] Цель состоит в том, чтобы поддерживать локальную температуру в опухолевой ткани ниже 44 ° C (111 ° F), чтобы избежать повреждения окружающих тканей. Эти температуры были получены на основе клеточных культур и исследований на животных. Тело поддерживает нормальную человеческую температуру тела , около 37,6 °C (99,7 °F). Если игольчатый зонд не может быть точно размещен в каждом участке опухоли, поддающемся измерению, существует неизбежная техническая трудность в том, как на самом деле достичь того, что лечебный центр определяет как «адекватную» термическую дозу. Поскольку также нет единого мнения относительно того, какие части тела необходимо контролировать (обычными клинически измеряемыми участками являются барабанные перепонки, ротовая полость, кожа, прямая кишка, мочевой пузырь, пищевод, зонды крови или даже тканевые иглы). Клиницисты рекомендуют различные комбинации этих измерений. Эти проблемы усложняют возможность сравнения различных исследований и определения того, какой именно должна быть термическая доза для опухоли и какая доза токсична для каких тканей человека. Клиницисты смогут применять передовые методы визуализации вместо датчиков для мониторинга термической обработки в режиме реального времени; С помощью этих инструментов визуализации иногда можно обнаружить вызванные теплом изменения в тканях .
Существует еще одна трудность, связанная с устройствами, передающими энергию. Региональные устройства могут неравномерно нагревать целевую область, даже без учета компенсаторных механизмов организма. Большое количество текущих исследований сосредоточено на том, как можно точно расположить устройства подачи тепла (катетеры, микроволновые и ультразвуковые аппликаторы и т. д.) с помощью ультразвука или магнитно-резонансной томографии , а также на разработке новых типов наночастиц, которые могут более равномерно распределять тепло внутри тела. ткань-мишень.
Среди методов гипертермической терапии хорошо известна магнитная гипертермия , вызывающая контролируемое выделение тепла внутри тела. Благодаря использованию магнитной жидкости в этом методе распределение температуры можно контролировать по скорости, размеру наночастиц и их распределению внутри тела. [8] Эти материалы при приложении внешнего переменного магнитного поля преобразуют электромагнитную энергию в тепловую энергию и вызывают повышение температуры. [16]
Гипертермия может убивать клетки напрямую, но ее более важное применение — в сочетании с другими методами лечения рака. [12] Гипертермия увеличивает приток крови к нагретой области, возможно, удваивая перфузию в опухолях, одновременно увеличивая перфузию в нормальных тканях в десять раз или даже более. [12] Это улучшает доставку лекарств. Гипертермия также увеличивает доставку кислорода в эту область, что может повысить вероятность того, что радиация повредит и убьет клетки, а также помешает клеткам восстановить повреждения, вызванные во время сеанса облучения. [13]
Раковые клетки по своей природе не более восприимчивы к воздействию тепла. [12] При сравнении исследований in vitro нормальные и раковые клетки демонстрируют одинаковую реакцию на тепло. Однако сосудистая дезорганизация солидной опухоли приводит к созданию неблагоприятной микросреды внутри опухоли. Следовательно, опухолевые клетки уже испытывают стресс из-за низкого содержания кислорода, более высоких, чем обычно, концентраций кислот и недостаточного количества питательных веществ и, таким образом, значительно менее способны переносить дополнительный тепловой стресс, чем здоровые клетки в нормальной ткани. [12]
Умеренная гипертермия, обеспечивающая температуру, равную естественно высокой температуре , может стимулировать естественные иммунологические атаки на опухоль. Однако он также вызывает естественную физиологическую реакцию, называемую термотолерантностью , которая имеет тенденцию защищать обработанную опухоль. [12]
Умеренная гипертермия, при которой клетки нагреваются в диапазоне от 40 до 42 °C (от 104 до 108 °F), непосредственно повреждает клетки, а также делает клетки радиочувствительными и увеличивает размер пор для улучшения доставки крупномолекулярных химиотерапевтических и иммунотерапевтических агентов. (молекулярная масса более 1000 дальтон ), такие как моноклональные антитела и лекарства, инкапсулированные в липосомы. [12] Поглощение клетками некоторых низкомолекулярных препаратов также увеличивается. [12]
Для абляции (прямого разрушения) некоторых опухолей используются очень высокие температуры, выше 50 °C (122 °F) . [13] Обычно это включает в себя введение металлической трубки непосредственно в опухоль и нагревание кончика до тех пор, пока ткань рядом с трубкой не будет уничтожена.
Применение тепла для лечения определенных заболеваний, включая возможные опухоли, имеет долгую историю. Древние греки, римляне и египтяне использовали тепло для лечения опухолей молочной железы; это по-прежнему рекомендуемое средство самообслуживания при нагрубании молочных желез . Практикующие врачи в древней Индии использовали в качестве лечения региональную и общую гипертермию. [17]
В XIX веке в небольшом количестве случаев сообщалось об уменьшении опухоли после высокой температуры из-за инфекции. [13] Как правило, в отчетах документировался редкий регресс саркомы мягких тканей после рожи (острой стрептококковой бактериальной инфекции кожи; отмечалось иное проявление инфекции «плотоядными бактериями» ). Попытки намеренно воссоздать этот эффект привели к разработке токсина Коли . [17] Устойчивая высокая температура после начала заболевания считалась решающей для успеха лечения. [17] Такое лечение обычно считается [ кем? ] и менее эффективны, чем современные методы лечения, и, если они включают живые бактерии, неоправданно опасны.
Примерно в тот же период Вестермарк использовал локализованную гипертермию, чтобы вызвать регрессию опухоли у пациентов. [18] Об обнадеживающих результатах сообщил также Уоррен, когда он лечил пациентов с запущенным раком различных типов с помощью сочетания тепла, индуцированного пирогенным веществом, и рентгеновской терапии. Из 32 пациентов у 29 улучшение наблюдалось на срок от 1 до 6 месяцев. [19]
Надлежащим образом контролируемые клинические испытания преднамеренно вызванной гипертермии начались в 1970-х годах. [13]
Гипертермию можно сочетать с генной терапией, в частности с использованием промотора белка теплового шока 70. [12]
Две основные технологические проблемы усложняют гипертермическую терапию: способность достигать однородной температуры в опухоли и способность точно контролировать температуру как опухоли, так и окружающих тканей. [12] Ожидаются достижения в области устройств, обеспечивающих равномерный уровень точного количества желаемого тепла, а также устройств для измерения общей дозы полученного тепла. [12]
При местно-распространенной аденокарциноме средней и нижней части прямой кишки региональная гипертермия в сочетании с химиолучевой терапией позволила добиться хороших результатов по частоте сфинктеросохраняющих операций. [20]
Магнитная гипертермия — это экспериментальный метод лечения рака, основанный на том, что магнитные наночастицы могут преобразовывать электромагнитную энергию внешнего высокочастотного поля в тепло. [21] Это происходит из-за магнитного гистерезиса материала, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля. [22] Площадь, ограниченная петлей гистерезиса, представляет собой потери, которые обычно рассеиваются в виде тепловой энергии. [21] Во многих промышленных применениях это тепло нежелательно, однако оно является основой лечения магнитной гипертермией. [ нужна цитата ]
В результате, если магнитные наночастицы поместить внутрь опухоли и поместить всего пациента в переменное магнитное поле, температура опухоли повысится. Такое повышение температуры может повысить оксигенацию опухоли, а также радио- и химиочувствительность, что, как мы надеемся, приведет к уменьшению опухоли. [23] Это экспериментальное лечение рака также исследовалось для лечения других заболеваний, таких как бактериальные инфекции. [ нужна цитата ]
Магнитная гипертермия определяется удельной скоростью поглощения (SAR) и обычно выражается в ваттах на грамм наночастиц. [24]
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)