本研究由台湾长庚纪念医院（林口分院）神经外科的Kuo-Chen Wei医生等人领衔，联合了该院神经科学研究中心、核医学科、放射诊断科等多个部门，以及美国斯坦福大学放射科与神经外科、台湾大学电机工程系等多个研究机构共同完成。该研究成果以“Combination of neuronavigation-guided focused ultrasound and bevacizumab for patients with recurrent glioblastoma: a pilot study”为题，于2025年在线发表在Neurosurgery期刊上。
这项研究处于神经肿瘤学与精准药物递送领域的交叉前沿。其背景基于复发性胶质母细胞瘤治疗的严峻现实。胶质母细胞瘤是恶性程度最高的原发性脑肿瘤，极易复发。贝伐珠单抗（Bevacizumab， Bev） 是一种靶向血管内皮生长因子（VEGF）的单克隆抗体，能抑制肿瘤血管生成，已被批准用于复发性胶质母细胞瘤的标准治疗。然而，贝伐珠单抗带来的无进展生存期（Progression-Free Survival， PFS） 获益有限，且未能显著改善总生存期。一个重要原因是，贝伐珠单抗本身会“正常化”肿瘤血管，减少血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的通透性，这种效应有时会导致影像学上的“假性反应”。矛盾的是，这种正常化反而可能限制贝伐珠单抗自身持续穿越血脑屏障到达肿瘤内部，尤其是浸润性肿瘤边缘区域的能力，从而影响其长期疗效。此外，肿瘤周围被认为存在一个受保护的血管周围癌症干细胞微环境，是治疗抵抗和复发的关键，而药物难以有效渗透至此。
另一方面，聚焦超声（Focused Ultrasound， FUS）联合微泡（Microbubble， MB） 技术（简称MB-FUS）已被证明能够非侵入性、可逆地、局部地打开血脑屏障，从而显著增强各类药物（如化疗药、大分子靶向药）在脑内的递送浓度。研究团队此前已在临床前胶质母细胞瘤模型中证实，MB-FUS能将瘤内的贝伐珠单抗浓度提升约5倍，并使中位总生存期延长135%。
基于以上背景，本研究旨在探索将神经导航引导的聚焦超声（Neuronavigation-guided FUS） 与贝伐珠单抗联合用于复发性胶质母细胞瘤患者的治疗。主要研究目的包括：评估重复进行FUS-Bev联合治疗的安全性和可行性；探索与疾病状态相关的影像学和血清生物标志物；并初步观察这种联合疗法的潜在疗效。
本研究是一项前瞻性、单臂、开放标签的先导性试验（Pilot Study）。其详细工作流程严谨而复杂，主要包含以下几个核心环节：
1. 研究设计与受试者纳入： 研究原计划招募10名患者，考虑到20%的退出率，目标为至少8名可评估患者完成6次或更多周期的治疗。最终，在2020年7月至2023年8月期间，共有6名符合严格纳入标准的复发性胶质母细胞瘤患者入组并完成评估。所有患者均曾接受过手术切除、放疗和替莫唑胺治疗，并在之后出现疾病进展。患者入组后，进行了详细的基线评估，包括肿瘤体积测量（通过MRI的T1增强和T2高信号区域计算）以及生活质量问卷调查。
2. FUS治疗靶区（ROI）的选择与计划制定： 这是实现精准治疗的关键步骤。研究者使用了名为Navifus-001的神经导航引导FUS设备。为每位患者制定个性化的治疗计划分为三步： - 第一步：靶区选择。 靶区选择策略覆盖三个关键区域：1）MRI上T1增强的肿瘤残留区；2）T2高信号（代表肿瘤浸润或水肿）的区域；3）可能沿白质束或深部血管的潜在侵袭路径。每个靶区设计为一个高和直径均为15毫米的圆柱体（体积约2.65立方厘米），并由一个19个点的扫描模式覆盖。由于患者肿瘤形态各异，每位患者的靶区数量在5到8个之间不等。 - 第二步：FUS模拟。 神经外科医生使用专用计划软件，整合患者的颅骨CT和脑部MRI数据。软件根据射束入射角度、组织特性和颅骨密度比，计算每个超声阵列元素的透颅压力分布和传输率。只有那些能够实现足够高的焦斑声压传输率（≥15%）的靶区才会被纳入治疗。 - 第三步：治疗顺序安排。 治疗顺序遵循两个原则：优先处理T1增强的肿瘤区域；在每次治疗中，尽可能选择两个探头位置相似的靶区进行组合治疗（因为每次微泡注射后可治疗两个靶区）。治疗目标是，在为期两周一次的贝伐珠单抗治疗周期内，尽可能广泛、重复地轮换和应用所有预设的靶区。
3. 神经导航引导的FUS-BBBO联合贝伐珠单抗治疗流程： 整个治疗周期持续36周，包含18次治疗访视（每两周一次）。每次访视时，首先静脉输注贝伐珠单抗（10 mg/kg）。约1小时后，在患者清醒且无需刚性头颅固定的状态下，进行神经导航注册，然后静脉输注微泡造影剂。接着，使用Navifus系统对预定靶区进行FUS照射，以实现局部的血脑屏障打开（BBB opening， BBDO），从而促进此前输入的贝伐珠单抗在此区域的富集。
4. FUS照射控制与监测： 该研究的另一大技术亮点在于其先进的FUS控制与监测系统。Navifus系统包含一个500kHz、256通道的相控阵。其中大部分元件仅用于发射，而稀疏分布的一些元件则在发射和接收模式间切换，实现了双重功能： - 声发射反馈（Acoustic Emission Feedback， AEF）： 用于实时控制照射剂量。系统通过接收微泡在超声作用下产生的背向散射谐波信号，实时监测并自动调节超声输出功率，以确保血脑屏障开放的效果稳定在预设的安全有效范围内，避免过度照射导致损伤。 - 声发射映射（Acoustic Emission Mapping， AEM）： 用于实时监测与可视化。通过采集多通道射频数据，并应用计算机断层扫描引导的相位校正算法，系统能够重建出穿透颅骨后的超声焦斑的声发射分布图，从而在治疗过程中“看到”能量是否准确地传递到了目标位置。这为治疗提供了可视化引导和质量控制。
5. 治疗反应评估： - 影像学评估： 鉴于贝伐珠单抗治疗后传统增强MRI可能出现假性反应，本研究采用液体衰减反转恢复（Fluid-attenuated inversion recovery， FLAIR）序列的信号强度作为评估指标。研究者对比了FUS照射靶区（FUS-Bev区域）与未照射但同样有肿瘤浸润风险的区域（Bev-alone区域）的FLAIR信号强度，并以对侧正常脑组织作为内参进行标准化。在基线、治疗开始后0.5、1、2、4个月的时间点进行评估。 - 液体活检： 探索性分析了FUS治疗对循环生物标志物的影响。在4名患者（共24对样本）中，采集了FUS治疗前和治疗后2小时内的血清样本。通过数字PCR技术，定量检测了总细胞游离DNA（cell-free DNA， cfDNA） 以及胶质瘤相关的EGFR基因片段和作为参考的HMBS基因片段的浓度变化。
6. 数据分析： 主要疗效终点是6个月无进展生存率（PFS-6）。使用Kaplan-Meier法估算PFS和总生存期。安全性按不良事件通用术语标准评估。采用配对t检验比较FLAIR信号强度的变化。使用Pearson相关系数分析FUS参数与影像学、临床结果及cfDNA比值之间的关联。
本研究取得了多项重要结果，为FUS-Bev联合疗法的价值提供了初步但有力的证据：
1. 疗效结果： 6名患者接受了中位数14.5次的FUS-Bev治疗。中位PFS达到11个月，6个月无进展生存率（PFS-6）为66.7%。这一数据显著优于历史对照数据中贝伐珠单抗联合其他疗法约22.6%至42%的PFS-6率，提示联合治疗可能带来了生存获益。
2. 影像学标志物——FLAIR正常化效应： 这是本研究一个核心发现。分析显示，在FUS-Bev联合照射的区域，FLAIR信号强度（相对于内参）出现了显著且持续的降低，这种效应在治疗开始后1个月（即两次治疗后）即出现，并至少持续至4个月。而未接受FUS照射、仅接受贝伐珠单抗的区域，FLAIR信号下降不明显。这种差异被称为“FLAIR正常化效应”。重要的是，这种效应与患者个体的疾病控制情况存在关联：唯一一位在治疗早期未表现出该效应（FUS-Bev区域信号高于非照射区域）的患者（S104），其疾病在4个月时就出现了进展；而其他表现出FLAIR正常化效应的患者，疾病控制时间更长。此外，研究还发现，每个靶区接受的FUS累积照射次数与患者的无进展生存期呈正相关。
3. 安全性结果： 治疗展现出优异的安全性。在总共154次FUS照射中，仅发生了3次（1.9%） 短暂的、程度轻微的（1级）头皮热感不良事件，且未导致任何治疗中断。未报告与治疗相关的癫痫或颅内出血等严重不良事件。生活质量问卷也显示，在疾病进展前，患者的认知和生活质量得以维持。
4. 液体活检结果： 血清cfDNA分析揭示了FUS-BBDO的即时生物效应。FUS治疗后，患者血清中的总cfDNA浓度平均增加了2.03 ± 0.76倍，其中肿瘤相关的EGFR cfDNA增加了1.77 ± 0.76倍，内参HMBS cfDNA增加了1.68 ± 0.66倍。这表明FUS打开血脑屏障的过程，可能促进了脑内（包括肿瘤）的cfDNA释放到外周血中。相关性分析进一步发现，cfDNA的增加幅度不仅与FUS照射的靶区体积有正相关趋势，更与反映总照射能量的参数——累积AEF（曲线下面积） 和AEM强度——显示出更强的相关性。这提示循环cfDNA有望成为FUS-BBBO治疗活性的一个实时、无创的替代性生物标志物。
基于以上结果，本研究得出结论：在复发性胶质母细胞瘤患者中，重复进行神经导航引导的聚焦超声联合贝伐珠单抗治疗是安全且可行的。 初步疗效数据显示出令人鼓舞的无进展生存期改善，并观察到了独特的FLAIR影像学正常化效应。同时，研究证实了FUS辅助的液体活检（可称为“声波活检”）能够动态监测治疗引起的循环生物标志物变化。
本研究的价值与意义重大。科学价值在于：它首次在临床上系统地验证了“FUS打开血脑屏障以增强大分子靶向药物（贝伐珠单抗）递送”这一策略的完整流程，不仅关注疗效，还深入探索了与之配套的新型影像学评估方法和液体活检标志物，形成了一个从治疗实施、实时监控到疗效评估的闭环研究体系。应用价值在于：为复发性胶质母细胞瘤这一难治性疾病提供了一种全新的、非侵入性的联合治疗思路，其良好的安全性和初步的有效性为后续开展大规模随机对照试验奠定了坚实基础。此外，研究所展示的AEF/AEM实时控制与监测技术、以及FLAIR正常化作为疗效标志物的潜力，对于推动聚焦超声治疗在神经疾病领域的精准化和标准化具有重要指导意义。
本研究的亮点突出体现在以下几个方面： 1. 创新的治疗策略： 巧妙地结合了FUS的物理靶向开放血脑屏障能力与贝伐珠单抗的生物靶向抗血管生成作用，旨在克服药物递送瓶颈，攻击传统疗法难以触及的肿瘤干细胞微环境。 2. 先进的技术集成： 使用了自主研发的、集成了神经导航、实时声发射反馈控制和声发射映射可视化等尖端技术的Navifus系统，实现了对FUS治疗过程的精准定位、剂量控制和在线验证，极大地提升了治疗的安全性和可控性。 3. 独特的影像学发现： 明确提出了“FLAIR正常化效应”这一概念，并将其作为区分FUS联合治疗与单纯贝伐珠单抗治疗效应的潜在影像学生物标志物，为疗效评估提供了新视角。 4. 探索性的多组学关联： 将治疗参数、影像学变化、循环cfDNA动态以及临床结局进行关联分析，初步构建了“物理干预-生物效应-临床结果”之间的桥梁，体现了转化医学的研究深度。
当然，作为一项先导研究，作者也坦承其局限性，如样本量小、缺乏随机对照组、FUS靶区因安全考虑需距颅骨内板至少3厘米而限制了部分患者入选等。这些都为未来更大规模的随机对照试验指明了方向。研究团队计划在接下来的关键性试验中，进一步阐明FUS-Bev联合治疗对复发性胶质母细胞瘤患者临床、影像学和生存的确切影响。总体而言，这项研究标志着聚焦超声在神经肿瘤治疗领域从技术探索向临床转化迈出了坚实而重要的一步。