幻灯 | 超声物理原理相关知识 癌细胞的“龟息大法”

　　医学超声是现代三大医学影像诊断技术之一，已经从早期的A超、B超、多普勒超声发展到现在的弹性超声成像。超声是人耳听不到的声波（频率>20000Hz），具有声的共同物理性质。超声探头发射超声波进入到人体内，在不同介质中（空气、水、软组织、骨骼）分别具有不同的声速，会发生反射、折射、衍射和散射等物理现象，这是灰阶超声（B型超声）主要的物理特性。

　　人体组织根据反射回声的强弱，可分为无回声、低回声、等回声、高回声。例如肾脏，肾包膜呈线状高回声，肾皮质呈低回声，肾髓质（肾锥体）较肾皮质回声更低，呈放射样排列，肾窦呈长椭圆形高回声区。肾脏积水则表现为肾窦分离，见无回声积液；肾结石呈强回声，后方由于声衰减形成声影；肾脏占位表现肾实质内的低回声为主的团块。自然界中的多普勒效应是当声源与观察者作相对运动时，声波密集，频率增高；在背向运动时声波疏散，频率减低。

　　在超声医学诊断中，超声多普勒技术可用于检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度，占位性病变的血供等。例如超声多普勒技术可以发现肾动脉狭窄、肾静脉血栓、鉴别肾脏实性及囊性占位等。

　　超声检查常用体位包括仰卧位、侧卧位、俯卧位，常用切面包括(1)纵向扫查：扫查面与人体长轴平行；(2)横向扫查：扫查面与人体长轴垂直；(3)斜向扫查：扫查面与人体长轴成一定角度；(4)冠状面扫查：扫查面与人体额状面平行。对于前列腺超声检查，除常规经腹部检查外，还可以经直肠探查，检查前需排空大便，检查时患者取膝胸位、截石位或左侧卧位。可清晰显示前列腺形态、大小及内部结构，径线测量准确，是前列腺超声检查的最佳方法。

　　空气是生命三要素之一，人若3至5分钟不呼吸新鲜空气，就会窒息死亡，就像炉裡的柴火需要有氧气才能燃烧产生热能，细胞内的养分也需要氧气才能代谢而产生能量。大脑是人体消耗能量最多的器官，因此当人体缺氧时，受伤害最快的就是大脑，若伤害过深造成脑死时，也宣告了个体的死亡。

　　肿瘤的发育过程中常会遭遇缺氧状况，久而久之癌细胞被“训练”成为适应缺氧环境的“龟息大法”高手。癌细胞内氧含量下降时，会使对缺氧环境敏感的缺氧诱导因子（HIF）的表达上升，进而促进癌细胞内帮助适应缺氧环境相关的基因的表现。其中之一是促进血管新生（neoangiogenesis）的血管内皮生长因子（VEGF），促使肿瘤内生成新的微血管以提供癌细胞氧气与养分。

　　针对肿瘤此项特性，研究人员开发出抗血管新生疗法。2004年FAD批准的抗癌药物Avastin，即是以VEGF抗体使VEGF无法发挥作用，进而抑制血管新生以达到抑制肿瘤成长的效果。临床上Avastin可以破坏肿瘤内的血管系统使肿瘤缩小，若与化疗药物合併使用已证实可以延长末期的直肠癌、非小细胞肺癌、卵巢癌以及肾脏癌病患的寿命。

　　然而Avastin无法治愈上述癌症，只能延缓病情的恶化。研究显示，缺氧还是促使肿瘤恶化的一项重要因素。缺氧不但会使放射线治疗失效，也会使癌细胞对化学治疗产生耐药性。更重要的是，缺氧还会促进癌细胞转移的能力。

　　血管新生仅是癌细胞面临缺氧环境的对策之一，面临此压力时，它还有种种因应对策：如降低细胞间的黏着力，做好随时离开肿瘤（与其他癌细胞分离）的准备；强化将乳酸排出细胞的能力，以降低无氧呼吸对细胞的毒性；分泌更多的胶原蛋白至细胞外，这些蛋白就像提供攀附的绳索，可帮助癌细胞离开所在地，另觅生存的环境。

　　而上述缺氧因应对策，基本上皆是由缺氧诱导因子所直接、间接调控的基因表现造成的。若有药物能抑制缺氧诱导因子的活性，应能更全面性封锁癌细胞的恶化。科学家当然不会错过此“驯服”癌细胞的机会。

　　最近研究者在小鼠体内测试HIF2抑制剂（PT2399），观察治疗人类胰脏癌的效果。在18个接受测试的肿瘤组织中，有10个在小鼠体内形成肿瘤的能力被药物抑制了，而捐赠这些肿瘤组织的病患在接受PT2399的治疗后，病情也受到控制长达11个月。该研究结果已刊登于2016年11月的《自然》杂志。

　　然而许多原本受到控制的肿瘤组织，在长期用药后仍发展出抗药性。研究人员进一步的分析发现，这是因为HIF2基因突变不再受PT2399控制所致。人类与癌症的战争似乎就是如此永无止境，但相信我们绝不会轻言放弃，一定会持续为消灭癌症的目标奋战到底！

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