《Frontiers in Oncology》：Histotripsy treatment reduces tumor burden and extends survival in an orthotopic mouse model of osteosarcoma
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骨肉瘤（OS）是一种破坏性的原发性骨肿瘤，标准疗法存在风险且生存率停滞不前。本文介绍了一项聚焦于非侵入性组织粉碎术（histotripsy）治疗小鼠原位OS的研究。该研究通过MRI和组织病理学评估，发现组织粉碎术可显著减少肿瘤体积、诱导肿瘤坏死，并将中位生存期延长15天。这凸显了该技术作为一种安全有效的非侵入性OS治疗方法的潜力。
骨肉瘤（Osteosarcoma， OS）是一种好发于儿童、青少年以及宠物犬的恶性原发性骨肿瘤，具有局部侵袭性强、易转移的特性。尽管标准治疗方案包括手术切除（截肢或保肢）结合化疗，但数十年来，患者（包括人和犬）的生存率并未得到显著改善。保肢手术常伴随感染、植入物失效、局部复发和骨折等风险，且可能损害患者的活动能力。更令人担忧的是，在诊断时，约80%的患者已存在微转移灶，这使得预后依然不佳。因此，临床亟需一种能够保留肢体、改善生存结果的非手术替代疗法。组织粉碎术（histotripsy）作为一种新兴的非侵入、非热、非电离的消融技术，利用聚焦超声波（Focused Ultrasound， FUS）通过机械性空化效应破坏目标组织，并在治疗过程中可进行实时超声引导，为骨肉瘤的治疗带来了新希望。
为深入探究组织粉碎术治疗骨肉瘤的长期效果，研究人员在免疫健全的C3H/HeN小鼠上构建了原位骨肉瘤（OS）模型。这项研究发表在《Frontiers in Oncology》期刊上，旨在评估组织粉碎术消融后肿瘤的影像学与病理学演变，并分析其对生存期的影响。研究者假设，组织粉碎术能够有效消融目标肿瘤体积，被消融的肿瘤区域会随时间逐渐吸收缩小，且接受治疗的小鼠生存期将显著长于未治疗的对照组。研究结果支持了这些假设，证实了组织粉碎术在减轻肿瘤负担和延长生存期方面的显著益处。
研究者运用了几个关键技术方法来开展这项研究。首先，利用DLM8骨肉瘤细胞系构建了免疫健全小鼠原位移植模型。其次，通过实时超声引导，使用定制的1 MHz 8阵元聚焦超声换能器对荷瘤小鼠实施组织粉碎术治疗，并根据治疗前肿瘤体积分为“小肿瘤”（<200 mm3）和“大肿瘤”（>200 mm3）治疗组。通过磁共振成像（MRI，包括T2加权脂肪抑制序列和T1加权对比增强序列）在治疗前及治疗后多个时间点（1、3、7、14天）对肿瘤和治疗区域进行体积分割和特征分析。最后，利用苏木精-伊红（H&E）染色对小鼠肿瘤组织进行组织病理学检查，对肿瘤坏死和出血进行半定量评分，并与MRI结果进行比对验证，以评估消融效果。此外，还设立生存队列，观察小鼠的长期结局。
3.1 肿瘤测量方式和消融百分比计算
为确保基线评估准确性，研究比较了卡尺测量、超声（US）成像和磁共振成像（MRI）三种测量肿瘤体积的方法。结果发现，卡尺与超声测量结果的平均值与MRI测量值相关性最强，因此被用作计算消融百分比（即治疗体积占治疗前肿瘤体积的比例）的基础。
3.2 组织粉碎术结果和超声成像发现
所有小鼠均良好耐受治疗。实时超声成像显示，治疗过程中可见明显的高回声气泡云，治疗后肿瘤核心区出现低回声消融区。治疗导致肿瘤立即出现肿胀（约11-13%），并伴有轻度至中度皮肤刺激，但这些情况均在7天内消退。小鼠体重在治疗后5天内无显著变化。
3.3 组织粉碎术消融的组织病理学评估
组织病理学分析显示，治疗后肿瘤急性期表现为大面积无细胞区，伴有显著出血和散在的坏死肿瘤细胞。出血评分在治疗后1天（DPT）最高，随后显著下降。坏死评分随时间有下降趋势。从治疗后7天开始，治疗区开始缩小（吸收），至14天时，未治疗的残余肿瘤在治疗区外围变得更加明显，到21天时，治疗区几乎被完全吸收。
3.4 组织病理学与MRI结果比较
通过半定量评分比较发现，MRI和组织病理学在评估肿瘤出血和坏死方面表现出良好的一致性。在MRI上，治疗区表现为不均匀的T2低信号（出血）或高信号（积液），与未治疗的、信号较均匀的肿瘤形成对比，这与组织病理学上治疗区（无细胞碎屑）和未治疗区（高细胞密度）的精确对应。
3.5 MRI上肿瘤和治疗信号特征随时间的变化
在MRI上，治疗前肿瘤在T2加权像上相对于健康肌肉呈高信号。治疗后1天，治疗核心区主要表现为不均匀的T2低信号（出血），周边可能伴有高信号（水肿/残余肿瘤）。到7天，消融区体积缩小，主要表现为T2高信号（无对比增强）。对比增强T1加权像显示，治疗后1天，整个肿瘤的对比增强显著降低34%，表明肿瘤活性和血管化立即减少。
3.6 MRI上肿瘤和治疗体积随时间的变化
影像体积分析表明，与未治疗组相比，治疗后1天，小肿瘤组和大肿瘤组的肿瘤体积均显著减小。但只有小肿瘤组在治疗后7天和14天仍保持比未治疗组显著更小的体积，且其肿瘤体积在7至14天间无显著增长。相反，大肿瘤组和未治疗组的肿瘤体积持续增长。此外，治疗区（消融区）体积本身也随时间显著吸收，从1天到14天共减少了75%。
3.7 组织粉碎术治疗后的生存情况
生存分析显示，只有小肿瘤治疗组的小鼠能够存活超过14天。组织粉碎术治疗显著延长了小鼠的中位生存期（约延长15天）。相关性分析显示，消融百分比与生存期呈强正相关趋势，而治疗后残留的肿瘤体积与生存期呈强负相关趋势。其中一只治疗前肿瘤最小、消融百分比最高的小鼠，在实验终点时其肿瘤组织病理学检查未发现肿瘤证据，实现了完全消退。
本研究得出结论，在免疫健全的小鼠原位骨肉瘤模型中，组织粉碎术治疗能有效消融肿瘤，显著减轻急性期肿瘤负荷，并延长生存期。MRI可有效监测消融后肿瘤的体积变化和信号特征，其结果得到组织病理学的验证。研究首次在该模型中展示了治疗区随时间逐渐吸收的过程，以及长期生存获益的证据。特别重要的是，肿瘤越小、消融越彻底，临床结局越好。这强调了早期和更完全消融的重要性。尽管存在因皮肤损伤风险而限制消融范围的技术挑战，但本研究结果凸显了组织粉碎术作为一种非侵入性、保留肢体的骨肉瘤治疗新策略的巨大潜力。它为未来优化治疗参数、研发更高频设备以实现更精确完全的消融，乃至探索联合治疗策略，以期为临床转化、最终改善犬类和人类骨肉瘤患者预后奠定了重要的临床前研究基础。
