磁感应热疗恶性肿瘤技术研究进展

 磁感应热疗恶性肿瘤是一种基于交变磁场辐照磁介质并通过磁感应产热杀死肿瘤病变组织的新兴技术。20世纪60年代,磁感应热疗技术兴起,围绕提高热疗效果、开发兼具多重疗效的磁性介质和优化温度场分布,开展了大量研究工作,取得了显著效果。本文总结了铁磁热籽、磁流体、磁性脂质体、磁性微晶玻璃、磁性骨水泥等的实验研究与临床应用近期进展,指出进一步提高疗效、优化治疗区热场分布中存在的问题。     

磁感应热疗治疗肿瘤研究进展和临床试验

 靶向磁感应治疗癌症在肿瘤治疗方面是一项突破性的技术,该技术基于磁感应热疗（MIH）应用于癌症的治疗,具有广阔的发展前景。德国、美国及日本在该领域的研究已有显著成果,并进入临床试验。中国在该领域经过十多年的探索,一些研究所已进入国际前沿。其中,清华大学在磁感应热疗方面得到了许多成果,尤其是将磁感应热疗系统应用于临床试验。本文概述磁感应热疗用于癌症治疗方面的研究进展。     

磁感应热疗联合内放疗的新型肿瘤治疗技术

 磁感应热疗是一种融合了生物技术、新材料的新型热疗方法,它利用铁磁性物质可在交变磁场下感应升温的物理特性,将毫米级(合金热籽)、微纳米级(磁流体)的铁磁性物质植入到肿瘤组织内进行热疗.磁感应热疗具有靶向性强、升温可控、诊断和治疗同步化等诸多优点,给人类治疗肿瘤带来了新的希望和契机.     

肿瘤主动靶向磁性纳米粒子研究现状及其在肿瘤热疗中的应用

 磁性纳米粒子已广泛应用于肿瘤的成像和治疗,但限制其临床应用的重大障碍是纳米粒子在肿瘤部位不能达到足够的浓度。主动靶向磁性纳米粒子是磁性纳米粒子表面偶联特定的靶向配体,靶向性结合特定的肿瘤细胞。靶向配体的选择是提高主动靶向性的关键。主动靶向性提高了磁性纳米粒子在肿瘤组织内的浓度,减少对正常组织的毒性,从而使其在肿瘤成像与治疗成为可能。磁感应热疗利用磁介质在外加交变磁场的作用下感应发热,是一种新型的具有前景的肿瘤治疗手段。依靠磁性纳米粒子主动靶向性,磁感应热疗将更好地实现细胞内热疗,提高肿瘤治疗的疗效。     

磁流体联合药物缓释载体介导的肿瘤磁感应热化疗

化学共沉淀法制备磁感应热疗用纳米介质——氨基硅烷修饰的磁流体,超声乳化法制备担载多西紫杉醇的聚乳酸-羟基乙酸纳米缓释微球,对二者进行理化表征,并将二者作为磁感应热化疗复合介质进行系统性研究。红外光谱分析磁纳米粒子表面已经成功修饰氨基硅烷,热重分析表明氨基硅烷包封率为2.5%～3%,透射电镜观察磁纳米粒子粒径约为10nm,振动样品磁强计验证磁流体为超顺磁性,体外升温实验表明该纳米颗粒在交变磁场下具有良好的升温能力。扫描电镜观察高分子载药微球具有规则的形态,Zeta电位检测微球表面呈负电性,差示扫描量热仪分析多西紫杉醇在纳米微球内以非晶体形式存在,高效液相分析载药高分子缓释微球具良好的缓释性能,细胞热化疗实验发现磁流体联合载药缓释微球具有良好的热协同效应。研究初步表明,磁流体-高分子载药微球是一种有效的磁感应热化疗复合介质。     

磁感应热疗联合125I籽源近距离放疗研究

 磁感应热疗植入合金热籽与放射籽源在尺度上处于同一水平,当热籽和放射籽源同时植入肿瘤组织,热场和辐射将共同作用于肿瘤细胞,提高肿瘤细胞的杀灭作用.本文应用电磁学理论计算射频磁场中热籽和放射籽源的产热功率.并将不同分布的热籽和放射籽源置于磁感应设备射频磁场中,调节磁场参数,观察不同条件下的温升曲线.同时研究了放射籽源在磁感应射频磁场下的升温情况以验证放射籽源的安全性,以及合金热籽与放射籽源混合排布情况下的升温情况以验证联合治疗的有效性.理论计算和实验结果表明,放射籽源在磁感应治疗射频磁场下(50~500kHz)磁热效应不显著,其用于热放疗的安全性得到验证.将放射籽源与热籽混合植入琼脂体模和离体肌肉组织,在介质植入区域内温度均远超过43℃,可实现植入区域内热疗对放疗的增敏作用.     

基于模拟退火算法的磁感应治疗热籽分布

肿瘤区域内的热籽适形分布算法是肿瘤磁感应治疗计划系统中的一个关键技术,其核心问题是使用最小数量的热籽达到预期的温度场分布。为解决热籽适形分布问题,该文提出了结合热籽产热传热学的模拟退火算法。分析了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的计算方法,包括热籽分布模型的设计、产热传热模型的建立以及退火计划的设计。考虑到热籽分布问题的特殊性,重新定义了初始温度与停止条件、评价函数与接受概率、退火策略以及具体计算步骤。通过计算机仿真对肿瘤区域建模与网格化、热籽植入模型、温度场分布以及算法迭代进行了模拟,验证了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的可行性。     

基于有限元仿真的磁感应肿瘤治疗设备线圈优化设计

在针对头部肿瘤的线圈式磁感应肿瘤治疗设备设计中,为了提高治疗磁场的强度与均匀度,需要对传统的圆形同轴线圈进行改进。根据临床需求和理论分析,采用D形线圈设计,并通过软件仿真与实际测量加以评估。结果表明:在相同条件下D形线圈与圆形线圈相比其中心磁场强度提高了约5.9%,有效治疗空间增加了约4.6%,设备性能有了一定的提高。线圈电感值的仿真与实际测量结果均符合设备要求。     

磁感应热疗联合艾迪对Daudi细胞作用的研究

 为研究磁感应热疗联合艾迪注射液对人淋巴瘤Daudi细胞的作用,首先进行磁性介质对Daudi细胞生物相容性的研究以及磁性介质升温性能的检测,运用CCK-8法测出不同艾迪药物质量浓度对细胞增殖率的影响选出本实验工作浓度,将对数生长期的人淋巴瘤细胞Daudi分别暴露于磁场、艾迪注射液、磁场与艾迪联合作用下,采用流式细胞技术分析各组实验作用下对细胞凋亡、细胞周期的影响。结果表明：本实验选用的不锈钢空心球具有良好的发热效率以及细胞相容性;本研究选用75 mg/mL作为工作浓度;磁感应热疗作用Daudi细胞后,细胞存活率为（78.48±0.95）%,联合艾迪注射液治疗后,细胞存活率为（9.25±2.05）%（P<0.01）;磁感应热疗联合艾迪注射液能够增加细胞凋亡率,而对细胞周期改变不明显。由此可知,磁感应热疗磁性介质应用于淋巴瘤治疗在细胞水平是可行的;磁感应热疗单独使用可以诱导Daudi细胞凋亡,艾迪注射液与其联合应用时能表现出协同抗淋巴瘤细胞作用。     

羰基铁粉介导的动脉栓塞热疗的可行性研究

 为评价羰基铁粉作为动脉栓塞热疗的一种新型介质的可行性,通过进行羰基铁粉形态学观察和粒径分布检测,对其理化性质进行初步表征;利用L929成纤维细胞进行体外细胞实验,并进行大鼠体内毒性实验,检查羰基铁粉的细胞毒性和生物相容性;体外升温实验中,将羰基铁粉和碘油的混悬液暴露于外界交变磁场,通过设置不同的羰基铁粉含量和磁场强度,评价羰基铁粉在外界交变磁场下的升温情况;体内实验中,以正常新西兰大耳白兔作为动物模型,对其肝动脉进行经动脉栓塞热疗,对比热疗过程中肝组织温度和体温变化情况,并对热疗后兔肝进行病理学检查。细胞毒性研究表明,羰基铁粉具有良好的生物相容性;体内和体外的升温情况表明,在外界交变磁场作用下,羰基铁粉具有理想的升温特性。由此说明,对于动脉栓塞热疗来说,羰基铁粉是一种极具潜力的临床应用候选介质。     

肿瘤磁致温热治疗设备研发的进展

介绍了肿瘤磁场热疗设备的基本原理和主要构成，分析了主要的几类设备的特点和应用范围．此外，还介绍了当前国内外相关设备研发的基本现状和发展趋势。     

磁感应治疗研究和临床试验

 肿瘤磁感应加温治疗是近年来兴起的一项新型肿瘤治疗技术。该技术利用定位导入肿瘤靶区的磁性介质在交变磁场下的磁化损耗产热,对恶性肿瘤实施磁介导加温治疗。研究表明,肿瘤组织在交变磁场诱导的磁热效应下升温至40～70℃时,靶区沉积的热能作用可特异性杀死癌细胞,抑制癌症复发和转移,并可激发机体的抗癌免疫效应,进一步增强治疗效果,是一种简便易行、安全有效的肿瘤治疗方法。磁感应加温治疗在肿瘤治疗的特异性、靶向性等方面显现出其独特优势,已引起了国内外肿瘤临床治疗界的极大兴趣。本文对实验室近年来开展的基于多种磁性介质的肿瘤磁感应热疗研究进行了综述,主要包括磁感应治疗设备研制、热疗用磁性介质研发和磁热疗生物医学实验研究3个方面。在这些研究的基础上,肿瘤磁感应热疗的临床前实验已经完成,目前已经开展一期临床试验研究。     

磁热疗用Fe3O4在交变磁场中的热效应

以肿瘤磁热疗为背景,采用共沉淀法合成了Fe3O4纳米粒子,在63kHz,7kA／m的中频交变磁场中研究其热效应．实验结果表明,Fe3O4磁粒子在交变磁场中有明显的热效应,尼尔驰豫是产热的主要原因,其产热比功率(SAR)与磁场强度的平方成正比,而与Fe3O4粒子的浓度以及分散介质的粘度无关。     

长期热环境中肿瘤生长与熵的关系研究

肿瘤是人类健康的危害之一。经过一个多世纪的研究。依旧没有有效的手段完全治愈肿瘤。热疗作为肿瘤治疗的一种手段。对肿瘤生长的抑制和治疗具有一定的效果。但热疗如何杀伤肿瘤组织的机制尚不明了。为了理解热对肿瘤细胞或组织的影响。本文采用宏观热力学物理量熵描述肿瘤这一特殊的热力学系统。生命系统将自身产生的正熵排出,并从外界吸收负熵以维持其结构或生命活动的有序。结合长期热环境下肿瘤生长的实验数据。对该过程中肿瘤系统内可能的熵变进行了半定量和定性分析。在长期局部温度改变的条件下,肿瘤系统内的熵变来源包括：①外界热量的输入;②细胞代谢;③化学势引起的扩散流;④肿瘤内液体流动的黏滞力做功等4个方面。结果发现。长期的热环境会使得肿瘤组织内的熵从多个来源增加而最终导致肿瘤生长的抑制和肿瘤体积的减小。该分析方法对于进一步研究肿瘤生长与环境的相互关系和治疗治疗方法的优化有着重要意义。     

磁流体靶向热疗对小鼠胰腺癌的作用

 为探讨磁流体靶向热疗对小鼠胰腺癌的体外和动物治疗作用,利用前期建株的小鼠胰腺腺泡细胞癌株(MPC-83)分别进行体外热疗和动物实验.对MPC-83 进行水浴热疗,分别调热疗温度为37、42、46、50℃,作用30 min,显微镜观察细胞形态变化,流式细胞仪检测凋亡和坏死细胞百分比.选择4 周龄雌性昆明种小鼠,建立MPC-83 胰腺癌皮下肿瘤模型,观察磁流体热疗(46℃和50℃)对荷瘤小鼠的作用及其病理学变化.流式细胞仪检测46℃和50℃热疗细胞凋亡和坏死百分比分别为46.13%、89.33%,与对照组比较,差异具有统计学意义(P<0.05).热疗后第14 天,46℃和50℃热疗组肿瘤生长率分别为-0.64±0.73和-0.72±0.79,与3 个对照组比较,肿瘤生长受到明显抑制(P<0.05).病理学检查示磁流体对照组,在注射磁流体24 h 可见散在的磁性纳米微粒在一定范围内分布于肿瘤细胞之间,部分肿瘤细胞和吞噬细胞吞噬了磁性纳米微粒.热疗14 d 肿瘤完全消失的小鼠皮下组织未见肿瘤细胞,可见皮下残存磁性纳米微粒,被吞噬细胞吞噬.各对照组小鼠瘤体生长旺盛,细胞核浓染分裂,可见病理性核分裂像.磁流体靶向热疗可以达到杀伤胰腺癌细胞的理想温度,能有效抑制MPC-83 胰腺癌生长,延长小鼠生存期.     

用于骨肿瘤微波热疗的单探头设计

采用有限元数值分析方法，在2．45GHz频率下，针砖临床骨肿瘤微波热疗模型，对目前临床使用的简单同轴探头和改进的缝隙同轴探头在骨组织中产生的电磁场分布及单位质量电磁能量吸收率进行了模拟计算，并进行了简单的实验验证．结果显示：简单同轴探头产生的电磁场能量主要分布在治疗区域外，在治疗组织中分布不均，且对正常组织损伤严重；改进的缝隙探头能较好地把能量传输到组织内部，集中在探头缝隙附近，可通过改变缝隙位置实现对包括顶端组织在内的不同部位的治疗，提高了治疗效率，缩短了时间，减少了对正常组织的损伤及对环境的电磁污染．体外实验结果与模拟结果相吻合，该结果为微波骨肿瘤临床治疗中探头的选择提供了理论依据．     

玻璃基骨水泥生物活性的研究

以CaO SiO2 P2 O5系统生物玻璃和磷酸铵调和液混合制得玻璃基生物骨水泥 (GBC) ,利用X 衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM )和红外光谱 (FTIR)对产物的晶相、化学组成和显微结构进行了分析 .结果表明 ,随着浸泡时间的增加 ,玻璃基骨水泥 (GBC)中的玻璃相逐步向类骨状羟基磷灰石 (HAP)微晶转化 ,所生成的HAP晶体端面尺寸分布在 30～ 5 0nm之间 ,这表明GBC中所生成的HAP晶体与人体骨中生物HAP很相似 ,会具有良好的生物活性 .FTIR的结果表明 ,CO2 -3 会部分地进入到HAP的晶格结构中 ,形成碳酸羟基磷灰石 .GBC中所生成的HAP晶体在形貌、结构和组成等多方面均与人体骨类似 ,有利于作为生物医用材料的应用 .     

通向超低成本肿瘤治疗之路的高强度热化学靶向消融方法

高温热疗是继放疗、化疗之后一种十分重要的肿瘤治疗手段。从特定化学物质与生物体内的目标组织发生反应,从而实现靶向释放热量的思想出发,建立了系列高强度热化学消融方法,可有效克服传统加热方式中普遍存在的设备复杂、价格高昂、靶向性不强、使用时易引起正常组织烫伤等问题。对其中比较典型的酸碱中和反应热消融法及碱金属热消融法的原理、特点、前景进行了分析。