stringtranslate.com

Гипертермическая терапия

Гипертермическая терапия (или гипертермия, или термотерапия) — это тип медицинского лечения , при котором ткани организма подвергаются воздействию температур выше температуры тела , в районе 40–45 °C (104–113 °F). Гипертермия обычно применяется в качестве вспомогательного средства к радиотерапии или химиотерапии , к которым она действует как сенсибилизатор, в попытке лечения рака . [1] [2]

Гипертермия использует более высокие температуры, чем диатермия , и более низкие температуры, чем абляция . [3] В сочетании с лучевой терапией ее можно назвать терморадиотерапией .

Определение

Гипертермия определяется как температура тела, превышающая норму. Не существует единого мнения о том, какая целевая температура является наиболее безопасной или 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 до 42 °C (от 107,2 до 107,6 °F) (Европа, США) до почти 43–44 °C (от 109 до 111 °F) (Япония, Россия). [5]

Типы

Пациент проходит курс лечения локальной гипертермией по поводу рака головы и шеи.

Уход

Исследования показали, что гипертермия, применяемая в сочетании с другими методами лечения, может уменьшить опухоли и может помочь другим методам лечения убить раковые клетки. [1]

Локализованная гипертермия — это хорошо зарекомендовавший себя метод лечения рака, в основе которого лежит простой базовый принцип: если в течение часа поддерживать температуру до 40 °C (104 °F) в пределах раковой опухоли, раковые клетки будут уничтожены. [11]

График лечения различается в разных исследовательских центрах. После нагревания клетки развивают 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» до четырех раз в неделю. [14] Радиочувствительность может быть достигнута с помощью гипертермии, и использование тепла при каждой лучевой терапии может определять график лечения. [12] Умеренное лечение гипертермией обычно поддерживает температуру в течение приблизительно часа. [13]

До появления современной антиретровирусной терапии экстракорпоральная гипертермия всего тела была опробована в качестве метода лечения ВИЧ/СПИДа и дала некоторые положительные результаты. [15]

Побочные эффекты

Внешнее применение тепла может вызвать поверхностные ожоги. [13] Повреждение тканей целевого органа при региональном лечении будет зависеть от того, какая ткань нагревается (например, прямое лечение мозга может повредить мозг, прямое лечение легочной ткани может вызвать проблемы с легкими). ​​Гипертермия всего тела может вызвать отек, тромбы и кровотечение. [12] Может возникнуть системный шок, но он сильно зависит от разницы в методах его достижения. Он также может вызвать сердечно-сосудистую токсичность. [10] Все методы часто сочетаются с лучевой или химиотерапией, что затуманивает то, насколько токсичным является результат этих методов лечения по сравнению с достигнутым повышением температуры.

Техника

Источники тепла

Существует множество методов, с помощью которых может подаваться тепло. Некоторые из наиболее распространенных включают использование фокусированного ультразвука (FUS или HIFU ), источников радиочастот , инфракрасной сауны , микроволнового нагрева , индукционного нагрева , магнитной гипертермии , инфузии подогретых жидкостей или прямого применения тепла, например, путем сидения в жаркой комнате или обертывания пациента горячими одеялами.

Регулирование температуры

Одной из проблем термотерапии является доставка необходимого количества тепла в нужную часть тела пациента. Чтобы этот метод был эффективным, температура должна быть достаточно высокой, и температура должна поддерживаться достаточно долго, чтобы повредить или убить раковые клетки. Однако, если температура слишком высокая или если она поддерживается на высоком уровне слишком долго, могут возникнуть серьезные побочные эффекты, включая смерть. Чем меньше место, которое нагревается, и чем короче время лечения, тем меньше побочных эффектов. И наоборот, опухоль, леченная слишком медленно или при слишком низкой температуре, не достигнет терапевтических целей. Человеческое тело представляет собой совокупность тканей с различной теплоемкостью, все они связаны динамической кровеносной системой с изменчивым отношением к поверхностям кожи или легких, предназначенным для отвода тепловой энергии. Все методы повышения температуры в организме противостоят терморегуляторным механизмам организма . Тело в целом полагается в основном на простое излучение энергии в окружающий воздух от кожи (50% тепла теряется таким образом), которое усиливается конвекцией (шунтированием крови) и испарением через пот и дыхание. Региональные методы нагрева могут быть более или менее сложными в зависимости от анатомических взаимоотношений и компонентов тканей конкретной части тела, подвергаемой лечению. Измерение температуры в различных частях тела может быть очень сложным, и температура может локально различаться даже в пределах одной области тела.

Чтобы свести к минимуму повреждение здоровых тканей и другие неблагоприятные эффекты, предпринимаются попытки контролировать температуру. [10] Цель состоит в том, чтобы поддерживать локальную температуру в ткани, несущей опухоль, ниже 44 °C (111 °F), чтобы избежать повреждения окружающих тканей. Эти температуры были получены из клеточной культуры и исследований на животных. Тело поддерживает нормальную температуру человеческого тела , около 37,6 °C (99,7 °F). Если только игольчатый зонд не может быть помещен с точностью в каждое место опухоли, поддающееся измерению, существует неотъемлемая техническая трудность в том, как на самом деле достичь того, что лечебный центр определяет как «адекватную» тепловую дозу. Поскольку также нет единого мнения о том, какие части тела необходимо контролировать (обычными клинически измеряемыми местами являются барабанные перепонки, ротовая полость, кожа, ректальный отдел, мочевой пузырь, пищевод, зонды для крови или даже иглы для тканей). Клиницисты отстаивают различные комбинации для этих измерений. Эти проблемы усложняют возможность сравнения различных исследований и выработки точного определения того, какой должна быть тепловая доза для опухоли, и какая доза токсична для каких тканей человека. Клиницисты могут использовать передовые методы визуализации вместо зондов для мониторинга тепловой обработки в реальном времени; изменения в тканях, вызванные теплом , иногда можно заметить с помощью этих инструментов визуализации.

Существует еще одна сложность, присущая устройствам, доставляющим энергию. Региональные устройства могут неравномерно нагревать целевую область, даже без учета компенсаторных механизмов организма. Значительная часть современных исследований сосредоточена на том, как можно точно расположить устройства для доставки 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 в целевой ткани.

Среди методов гипертермической терапии магнитная гипертермия хорошо известна как метод, который производит контролируемое тепло внутри тела. Благодаря использованию магнитной жидкости в этом методе распределение температуры можно контролировать скоростью, размером наночастиц и их распределением внутри тела. [8] Эти материалы при приложении внешнего переменного магнитного поля преобразуют электромагнитную энергию в тепловую и вызывают повышение температуры. [16]

Механизм

Гипертермия может убивать клетки напрямую, но ее более важное применение — в сочетании с другими методами лечения рака. [12] Гипертермия увеличивает приток крови к согретой области, возможно, удваивая перфузию в опухолях, в то время как перфузию в нормальной ткани увеличивают в десять раз или даже больше. [12] Это улучшает доставку лекарств. Гипертермия также увеличивает доставку кислорода в область, что может сделать излучение более вероятным для повреждения и гибели клеток, а также не давать клеткам восстанавливать повреждения, вызванные во время сеанса облучения. [13]

Раковые клетки изначально не более восприимчивы к воздействию тепла. [12] При сравнении в исследованиях in vitro нормальные клетки и раковые клетки показывают одинаковые реакции на тепло. Однако сосудистая дезорганизация солидной опухоли приводит к неблагоприятной микросреде внутри опухолей. Следовательно, опухолевые клетки уже подвергаются стрессу из-за низкого содержания кислорода, более высоких, чем норма, концентраций кислот и недостаточного количества питательных веществ и, таким образом, значительно менее способны переносить дополнительный стресс от тепла, чем здоровая клетка в нормальной ткани. [12]

Умеренная гипертермия, которая обеспечивает температуру, равную температуре естественно высокой температуры , может стимулировать естественные иммунологические атаки против опухоли. Однако она также вызывает естественную физиологическую реакцию, называемую термотолерантностью , которая имеет тенденцию защищать обработанную опухоль. [12]

Умеренная гипертермия, при которой клетки нагреваются до температуры от 40 до 42 °C (от 104 до 108 °F), напрямую повреждает клетки, а также делает их радиочувствительными и увеличивает размер пор для улучшения доставки крупномолекулярных химиотерапевтических и иммунотерапевтических агентов (молекулярная масса более 1000 дальтон ), таких как моноклональные антитела и инкапсулированные в липосомы препараты. [12] Также увеличивается поглощение клетками некоторых низкомолекулярных препаратов. [12]

Очень высокие температуры, свыше 50 °C (122 °F), используются для абляции (прямого разрушения) некоторых опухолей. [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.

История

Применение тепла для лечения определенных состояний, включая возможные опухоли, имеет долгую историю. Древние греки, римляне и египтяне использовали тепло для лечения масс в груди; это до сих пор рекомендуемое лечение для самостоятельного ухода за грудью при нагрубании груди . Врачи в Древней Индии использовали региональную и общую гипертермию в качестве лечения. [17]

В 19 веке уменьшение опухоли после высокой температуры из-за инфекции было зарегистрировано в небольшом количестве случаев. [13] Как правило, в отчетах документировалась редкая регрессия саркомы мягких тканей после рожи (острая стрептококковая бактериальная инфекция кожи; иное проявление инфекции «плотоядными бактериями» ). Попытки преднамеренно воссоздать этот эффект привели к развитию токсина Коли . [17] Устойчивая высокая температура после индукции заболевания считалась критически важной для успеха лечения. [17] Это лечение обычно считается [ кем? ] как менее эффективным, чем современные методы лечения, так и, когда оно включает живые бактерии, неоправданно опасным.

Примерно в то же время Вестермарк использовал локализованную гипертермию для регрессии опухоли у пациентов. [18] Обнадеживающие результаты были также получены Уорреном, когда он лечил пациентов с запущенным раком различных типов с помощью комбинации тепла, вызванного пирогенным веществом, и рентгеновской терапии. Из 32 пациентов 29 улучшились на срок от 1 до 6 месяцев. [19]

Должным образом контролируемые клинические испытания преднамеренно вызванной гипертермии начались в 1970-х годах. [13]

Будущие направления

Гипертермию можно сочетать с генной терапией, в частности, с использованием промотора белка теплового шока 70. [12]

Две основные технологические проблемы усложняют терапию гипертермией: возможность достижения равномерной температуры в опухоли и возможность точного контроля температуры как опухоли, так и окружающих тканей. [12] Ожидается прогресс в области устройств, обеспечивающих равномерные уровни точного количества желаемого тепла, а также устройств для измерения общей дозы полученного тепла. [12]

При местнораспространенной аденокарциноме средней и нижней части прямой кишки регионарная гипертермия в сочетании с химиолучевой терапией достигала хороших результатов с точки зрения частоты сфинктерсберегающих операций. [20]

Магнитная гипертермия

Магнитная гипертермия — это экспериментальный метод лечения рака, основанный на том факте, что магнитные наночастицы могут преобразовывать электромагнитную энергию из внешнего высокочастотного поля в тепло. [21] Это происходит из-за магнитного гистерезиса материала, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля. [22] Область, ограниченная петлей гистерезиса, представляет потери, которые обычно рассеиваются в виде тепловой энергии. [21] Во многих промышленных применениях это тепло нежелательно, однако оно является основой для лечения магнитной гипертермией. [ необходима ссылка ]

В результате, если магнитные наночастицы помещаются внутрь опухоли и весь пациент помещается в переменное магнитное поле, температура опухоли повышается. Это повышение температуры может усилить оксигенацию опухоли и радио- и химиочувствительность, что, как мы надеемся, уменьшит опухоли. [23] Это экспериментальное лечение рака также было исследовано для помощи при других заболеваниях, таких как бактериальные инфекции. [ необходима цитата ]

Магнитная гипертермия определяется удельной скоростью поглощения (SAR) и обычно выражается в ваттах на грамм наночастиц. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Гипертермия в лечении рака". Национальный институт рака . 9 сентября 2011 г. Получено 7 ноября 2017 г.
  2. ^ "Гипертермия". Европейское общество гипертермической онкологии . Получено 28 января 2021 г.
  3. ^ Общественное достояние  В статье использованы материалы из Словаря терминов, связанных с раком, Национального института рака США .: Гипертермическая терапия, запись в общедоступном словаре терминов NCI по онкологии
  4. ^ Вольф, Питер (2008). Инновации в биологической терапии рака, руководство для пациентов и их родственников . Ганновер: Naturasanitas. С. 31–3. ISBN 978-3-9812416-1-7.
  5. ^ Баронцио, Джан Франко; Хагер, Э. Дитер (2006). Гипертермия в лечении рака: Учебник . Medical Intelligence Unit. doi :10.1007/978-0-387-33441-7. ISBN 978-0-387-33440-0.[ нужна страница ]
  6. ^ abcd Mallory M, Gogineni E, Jones GC, Greer L, Simone CB 2nd (август 2015). «Терапевтическая гипертермия: старая, новая и предстоящая». Crit Rev Oncol Hematol . 97 (15): 30018–4. doi :10.1016/j.critrevonc.2015.08.003. PMID  26315383.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  7. ^ Джавиди, Мехрдад; Хейдари, Мортеза; Аттар, Мохаммад Махди; Ахпанахи, Мохаммед; Карими, Алиреза; Навидбахш, Махди; Аманпур, Саид (19 декабря 2014 г.). «Цилиндрический агаровый гель с потоком жидкости, подвергнутый воздействию переменного магнитного поля во время гипертермии». Международный журнал гипертермии . 31 (1): 33–39. дои : 10.3109/02656736.2014.988661 . PMID  25523967. S2CID  881157.
  8. ^ ab Javidi, M; Heydari, M; Karimi, A; Haghpanahi, M; Navidbakhsh, M; Razmkon, A (15 декабря 2014 г.). «Оценка эффектов скорости инъекции и различных концентраций геля на наночастицах при гипертермической терапии». Журнал биомедицинской физики и инжиниринга . 4 (4): 151–162. PMC 4289522. PMID  25599061 . 
  9. ^ HEYDARI, MORTEZA; JAVIDI, MEHRDAD; ATTAR, MOHAMMAD MAHDI; KARIMI, ALIREZA; NAVIDBAKHSH, MAHDI; HAGHPANAHI, MOHAMMAD; AMANPOUR, SAEID (октябрь 2015 г.). «Гипертермия магнитной жидкости в цилиндрическом геле, содержащем поток воды». Журнал механики в медицине и биологии . 15 (5): 1550088. doi :10.1142/S0219519415500888.
  10. ^ abcde Информация от Национального института рака США
  11. ^ "Лечение рака гипертермией - CancerTutor.com". Cancer Tutor . 6 декабря 2016 г. Получено 25 апреля 2019 г.
  12. ^ abcdefghijklm Кэролин Фримен; Гальперин, Эдвард К.; Брэди, Лютер В.; Дэвид Э. Уэйзер (2008). Принципы и практика радиационной онкологии Переса и Брэди . Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. стр. 637–644. ISBN 978-0-7817-6369-1.
  13. ^ abcdefg Доллингер, Малин (2008). Руководство для всех по терапии рака; Пересмотренное 5-е издание: Как диагностируется, лечится и контролируется рак ежедневно . Канзас-Сити, Миссури: Andrews McMeel Publishing. С. 98–100. ISBN 978-0-7407-6857-6.
  14. ^ Maeta M, Koga S, Wada J, et al. (март 1987). "Клиническая оценка общей гипертермии тела в сочетании с противораковой химиотерапией при далеко зашедших различных формах рака в Японии". Cancer . 59 (6): 1101–6. doi : 10.1002/1097-0142(19870315)59:6<1101::AID-CNCR2820590610>3.0.CO;2-G . PMID  3815283.
  15. ^ Эш, SR; Стейнхарт, CR; Курфман, MF; Гингрич, CH; Сапир, DA; Эш, EL; Фоссет, JM; Ятвин, MB (сентябрь 1997 г.). «Экстракорпоральная гипертермия всего тела при ВИЧ-инфекции и СПИДе». Журнал ASAIO (Американское общество искусственных внутренних органов: 1992 г.) . 43 (5): M830–838. doi : 10.1097/00002480-199703000-00123 . ISSN  1058-2916. PMID  9360163.
  16. ^ Джон, Лукаш; Джанета, Матеуш; Шаферт, Славомир (2017). «Проектирование макропористого магнитного биокаркаса на основе функционализированной метакрилатной сети, покрытой гидроксиапатитами и легированной нано-MgFe 2 O 4 для потенциальной терапии гипертермией рака». Materials Science and Engineering: C . 78 : 901–911. doi :10.1016/j.msec.2017.04.133. PMID  28576066.
  17. ^ abc Gian F. Baronzio (2006). "Введение". Гипертермия в лечении рака: Учебник для начинающих . Medical Intelligence Unit. Берлин: Springer. ISBN 0-387-33440-8.[ нужна страница ]
  18. ^ Вестермарк Ф (1898). «Uber die Behandlung des Ulcerirished Cervixcarcinoms. Mittel Konstanter Warme». ЗБЛ Гинакол . 22 :1335.
  19. ^ Уоррен SL (1935). «Предварительное исследование эффекта искусственной лихорадки на безнадежные случаи опухолей». Am J Roentgenol . 33 : 75.
  20. ^ Maluta S, Romano M, Dall'oglio S, et al. (2010). «Региональная гипертермия в сочетании с усиленной предоперационной химио-радиацией при местнораспространенной аденокарциноме средней и нижней прямой кишки». International Journal of Hyperthermia . 26 (2): 108–17. doi : 10.3109/02656730903333958 . PMID  20146565. S2CID  33333237.
  21. ^ аб Периго, EA; Хемери, Г.; Сандре, О.; Ортега, Д.; Гарайо, Э.; Плазаола, Ф.; Теран, Ф.Дж. (30 ноября 2015 г.). «Основы и достижения магнитной гипертермии». Обзоры прикладной физики . 2 (4): 041302. arXiv : 1510.06383 . Бибкод : 2015ApPRv...2d1302P. дои : 10.1063/1.4935688. S2CID  53355982.
  22. ^ Мидура, М.; Врублевский, П.; Ванта, Д.; Крышин Ю.; Смолик, WT; Доманьский, Г.; Витеска, М.; Обребски, В.; Пиентковска-Янко, Э.; Богородский П. (17 ноября 2022 г.). «Гибридная система магнитной характеристики суперпарамагнитных наночастиц». Датчики . 22 (22): 8879. Бибкод : 2022Senso..22.8879M. дои : 10.3390/s22228879 . ПМЦ 9695308 . ПМИД  36433476. 
  23. ^ Кумар, CS; Мохаммад, F (14 августа 2011 г.). «Магнитные наноматериалы для терапии на основе гипертермии и контролируемой доставки лекарств». Advanced Drug Delivery Reviews . 63 (9): 789–808. doi :10.1016/j.addr.2011.03.008. PMC 3138885. PMID  21447363 . 
  24. ^ Carrey, J.; Mehdaoui, B.; Respaud, M. (15 апреля 2011 г.). «Простые модели для динамических расчетов петли гистерезиса магнитных однодоменных наночастиц: применение к оптимизации магнитной гипертермии». Journal of Applied Physics . 109 (8): 083921–083921–17. arXiv : 1007.2009 . Bibcode :2011JAP...109h3921C. doi :10.1063/1.3551582. S2CID  119228529.

Внешние ссылки