期刊導航
阿爾茨海默氏癥和癌癥可能很快就會用我們聽不到的聲音來治療
頻率高于人類聽覺閾值的聲波是常規用于醫療保健.
這些聲波也稱為超聲波，可以幫助臨床醫生診斷和監測疾病，還可以讓您第一眼了解您最新的家庭成員。
而現在，病情不等的患者從癌癥到神經退行性疾病喜歡阿爾茨海默氏癥可能很快就會從這項技術的最新進展中受益。
我是一個生物醫學工程師誰研究如何聚焦超聲– 將聲能集中到特定體積中 – 可以微調以治療各種情況。
在過去的幾年里，這項技術在臨床上取得了顯著的發展和應用。研究人員不斷發現使用聚焦超聲治療疾病的新方法。
聚焦超聲簡史
產生超聲波使用含有將電流轉換為振動的材料的探頭，反之亦然。當超聲波穿過身體時，它們會從不同類型組織的邊界反射。探頭檢測這些反射并將它們轉換回電信號，計算機可以使用這些信號創建這些組織的圖像。
80 多年前，科學家們發現，將這些超聲波聚焦成大約一粒米粒大小的體積可以加熱并破壞腦組織。這種效果類似于用放大鏡集中陽光來點燃干燥的葉子。
早期的研究人員開始測試聚焦超聲如何治療神經系統疾病、疼痛，甚至癌癥.
然而，盡管有這些早期發現，但在臨床上應用聚焦超聲仍存在技術障礙。例如，由于頭骨吸收超聲波能量，因此發送能量足夠高的聚焦束以到達受損的腦組織被證明是困難的。
研究者最終克服了這個問題通過將大型超聲換能器陣列（在電信號和振動之間轉換的探頭）與有關顱骨形狀和密度的基于圖像的信息集成在一起。這一變化使研究人員能夠更好地根據目標微調光束。
直到近年來科學家們在成像技術和聲學物理方面取得重大進展后，超聲波的前景才在臨床上實現。數百項臨床試驗旨在治療數十種疾病的研究已經完成或正在進行中。
研究人員在一種名為特發性震顫，這會導致不受控制的顫抖，通常是手的顫抖。特發性震顫的聚焦超聲治療現在在許多地點常規執行世界各地。
我相信聚焦超聲的一些最令人興奮的應用包括改善大腦的藥物輸送、刺激針對癌癥的免疫反應以及治療中樞神經系統的罕見疾病。
將藥物輸送到大腦
這血腦屏障是進化論讓有毒物質遠離這個最關鍵器官的精致解決方案。血腦屏障由血管內部排列的非常緊密連接的細胞組成。
它只允許某些類型的分子進入大腦，防止病原體和毒素。然而，血腦屏障在治療疾病時存在問題，因為它會阻止治療達到預期目標。
20 多年前，開創性的研究確定，發送低強度聚焦超聲脈沖可以暫時打開血腦屏障通過引起血管中的微氣泡振蕩。
這種振蕩推拉周圍的血管壁，短暫地打開微小的孔隙，使血液中的藥物能夠滲透到大腦中。至關重要的是，血腦屏障僅在應用聚焦超聲的地方打開。
經過多年測試該技術的安全性并改進對超聲能量的控制，研究人員開發了幾種使用聚焦超聲打開血腦屏障進行治療的設備。
臨床試驗測試這些設備將藥物輸送到大腦以治療以下疾病的能力膠質母細胞瘤,腦轉移和阿爾茨海默病正在進行中。
與此同時，在開發針對多種腦部疾病的基因療法方面取得了重大進展。基因治療涉及修復或更換有缺陷的遺傳物質以治療特定疾病。
將基因療法應用于大腦尤其具有挑戰性，因為此類療法通常不會穿過血腦屏障。
動物研究表明，使用聚焦超聲打開血腦屏障可以促進基因療法的交付到達大腦中的預期目標，為在人類身上測試這項技術打開了大門。
刺激針對癌癥的免疫反應
癌癥免疫療法指導患者自身的免疫系統對抗疾病。然而，許多患者——尤其是那些患有乳腺癌、胰腺癌和膠質母細胞瘤的患者——的腫瘤免疫學上“冷”，這意味著它們對傳統免疫療法沒有反應。
研究人員了解到，聚焦超聲可以破壞實體瘤，從而使免疫系統能夠更好地識別和破壞癌細胞.
聚焦超聲做到這一點的一種方法是將腫瘤變成碎片，然后真正流向淋巴結。一旦淋巴結中的免疫細胞遇到這些碎片，它們就可以啟動針對癌癥的免疫反應。
受這些突破的啟發，弗吉尼亞大學開始了世界上第一個聚焦超聲免疫腫瘤中心2022 年支持該領域的研究，并將最有前途的方法推向臨床。
例如，我的同事是開展臨床試驗在中心測試使用聚焦超聲和免疫療法治療晚期黑色素瘤.
用聚焦超聲治療罕見疾病
聚焦超聲的研究主要集中在最具破壞性和最普遍的疾病上，例如癌癥和阿爾茨海默病。然而，我相信聚焦超聲在臨床上的進一步發展和使用增加最終將使罕見病患者受益。
我的實驗室特別感興趣的一種罕見疾病是腦海綿狀血管畸形，或 CCM.CCM 是大腦中的病變，當構成血管的細胞不受控制地生長時就會發生。雖然不常見，但當這些病變生長和出血時，它們會導致使人衰弱的神經系統癥狀.
CCM 最常見的治療方法是手術切除腦部病變;然而，一些 CCM 位于難以進入的大腦區域，從而產生副作用的風險。放射治療是另一種治療選擇，但它也可能導致嚴重的不良反應。
我們發現，使用聚焦超聲打開血腦屏障可以改善向 CCM 的藥物輸送.此外，我們還觀察到聚焦超聲治療本身可以阻止 CCM 增長在小鼠中，即使不給藥。
雖然我們還不了解聚焦超聲如何穩定 CCM，對安全性的豐富研究在接受其他疾病治療的患者中使用這種技術，使神經外科醫生能夠開始設計臨床試驗，測試該技術在 CCM 患者身上的使用。
隨著進一步的研究和進步，我希望聚焦超聲能夠成為許多毀滅性罕見疾病的可行治療選擇。
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