HIFU في الطب، تدمير الأنسجة بدقة دون جراحة

الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة (الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة) هي تقنية طبية غير جراحية تستخدم موجات فوق صوتية مركزة لتدمير الأنسجة المريضة بدقة. تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في علم الأورام وغيره من المجالات الطبية، مما يوفر بديلاً عن الأساليب الجراحية والعلاج الإشعاعي التقليدية.

مبدأ عمل تقنية HIFU كـ "جراحة بدون دم"„

مبدأ تشغيل HIFU مشابه لمبدأ عدسة مكبرة تركز ضوء الشمس. تمر العديد من أشعة الموجات فوق الصوتية عبر الطبقات السطحية من الجلد والأنسجة،, تركهم سالمين. فقط في نقطة محورية محددة بدقة - وهي منطقة تبلغ مساحتها حوالي قطرها 1 مم وطولها 10 مم - تتركز الطاقة مما يسبب تغيرات بيولوجية قوية.

أولا: آلية مزدوجة للتدمير الدقيق

يمكن التحكم في HIFU لتحقيق تأثيرات علاجية مختلفة، والتي تنقسم بشكل أساسي إلى حرارية وميكانيكية.

1. الاستئصال الحراري

هذه هي الآلية الأكثر استخدامًا لتدمير الورم (الاستئصال):

• التسخين إلى مستويات سامة للخلايا: عند نقطة التركيز، تمتص الأنسجة طاقة الموجات فوق الصوتية وتتحول إلى حرارة. وينتج عن ذلك ارتفاع سريع في درجة الحرارة, ، عادة فوق 60 درجة مئوية، وفي بعض الأنظمة تصل إلى 90 درجة مئوية.

• النخر التخثري: هذه درجة الحرارة المرتفعة تسبب تحلل البروتينات الخلوية, ، مما يؤدي إلى موت الخلايا الفوري وغير القابل للعكس (نخر تخثري). إذا تم الحفاظ على درجة الحرارة فوق 60 درجة مئوية لمدة أكثر من ثانية واحدة, ، يحدث الموت الفوري لمعظم الخلايا.

• حد الدقة: هذا التأثير دقيق للغاية لدرجة أنه يخلق حدود حادة بين الخلايا المدمرة (الميتة) والخلايا السليمة (الحية)، والتي يمكن أن تكون واسعة لا يزيد عن 50 ميكرومتر.

2. التأثير الميكانيكي (التجويف)

عندما يتم تطبيق HIFU بقوة عالية ونبضات قصيرة جدًا، تسود التأثيرات الميكانيكية:

• التجويف الصوتي: وهي عملية تتفاعل فيها الموجات فوق الصوتية مع الغازات المذابة في الأنسجة (الفقاعات الدقيقة)، مما يؤدي إلى تذبذبها أو انهيارها.

• التدمير (تفتيت الرحم): القوي, الانهيار بالقصور الذاتي تولد الفقاعات الدقيقة موجة صدمة تعمل ميكانيكيًا على تعطيل الأغشية الخلوية، مما يؤدي إلى تدمير الأنسجة (تفتيت الأنسجة).

• توصيل الدواء (السونوبوريشن): عند مستويات كثافة أقل، تتذبذب الفقاعات الدقيقة مستقر, ، مما يُنشئ مسامًا مؤقتة في أغشية الخلايا (السونوبوريشن). تزيد هذه العملية العكسية من النفاذية وتسمح للأدوية أو العلاجات الجينية بدخول الخلايا المستهدفة.

ثانيًا: المجالات الرئيسية لتطبيقات تقنية الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة في الطب

تنقسم تطبيقات HIFU إلى ثلاث فئات رئيسية: تدمير الأنسجة المباشر (الاستئصال)، وتوصيل الدواء المستهدف، وآليات الدعم الأخرى.

1. تدمير الأنسجة المريضة (الاستئصال)

1.1. علاج الأورام

يتم استخدام تقنية HIFU كطريقة غير جراحية لعلاج العديد من الأمراض خبيث (سرطاني) و حميد (غير سرطاني) الأورام.

• سرطان البروستاتا: HIFU هي طريقة غير جراحية لعلاج سرطان البروستاتا الموضعي. تسمح بتدمير الورم بدقة مع الحفاظ على الأعصاب والعضلات المسؤولة عن نموه. الوظيفة الجنسية والتحكم في البول.

• سرطان الكبد (HCC): يُستخدم HIFU لتدمير أورام الكبد. في كثير من الحالات، يُدمج مع علاجات أخرى، مما يزيد من فعاليته.

• التكوينات الحميدة: يعد HIFU خيار علاج فعال وآمن لـ الأورام الليفية الرحمية (الورم العضلي الرحمي) ورم نسائي شائع. لا يترك هذا الإجراء أي ندوب جراحية، وهو مناسب للنساء اللواتي يرغبن في الحفاظ على الرحم.

• الأورام الأخرى: يستخدم لعلاج الأورام في صدر (على سبيل المثال، الأورام الليفية الغدية)،, الكلى و البنكرياس.

1.2. جراحة الأعصاب (أمراض الدماغ)

• ارتعاش: لقد ثبت أن تقنية HIFU (عادةً ما تكون موجهة بالرنين المغناطيسي، أو MRgFUS) فعالة في تقليل رعشة أساسية (اهتزاز لا يمكن السيطرة عليه) والارتعاش المرتبط بـ مرض باركنسون. تعمل تقنية HIFU على تدمير منطقة صغيرة ومحددة في الدماغ (المهاد) بدون فتح الجمجمة.

1.3. أمراض العظام

• يستخدم HIFU لتخفيف الألم الناجم عن النقائل (انتشار السرطان) في العظام.

• في الأطفال والشباب، يتم استخدام HIFU لتدمير ورم عظمي - نوع من الأورام الحميدة في العظام.

2. توصيل الدواء المستهدف

يمكن أن تعمل تقنية HIFU مع الأدوية لضمان وصولها إلى المنطقة المصابة بتركيز عالٍ.

2.1. اختراق الدماغ (فتح إشعاع الخلفية الكونية الميكروي)

HIFU، في كثير من الأحيان بمساعدة فقاعات صغيرة, ، قد مؤقتا فتح حاجز الدم الدماغي (الحاجز السميك الذي يمنع معظم الأدوية من الوصول إلى الدماغ). يسمح هذا للأدوية أو الأجسام المضادة أو العلاجات الجينية بدخول الدماغ لعلاج الأورام., مرض الزهايمر أو مرض باركنسون. إن فتح الحاجز مؤقت و قابلة للعكس.

2.2. إطلاق الدواء بدقة

يمكن تغليف الأدوية في وسائل إعلام خاصة (على سبيل المثال، الليبوزومات أو الفقاعات الدقيقة) الحساسة للحرارة أو الضغط.

• يركز HIFU على الورم ليسبب ارتفاع الحرارة الخفيف (تسخين معتدل، حوالي 42 درجة مئوية). هذه الحرارة تسبب سخونة في الوسائط أطلق الدواء مباشرة إلى منطقة الهدف.

• وهذا مفيد بشكل خاص في العلاج الكيميائي، كما يقلل السمية على الخلايا السليمة.

2.3. زيادة نفاذية الخلايا

يمكن أن تؤدي التأثيرات الميكانيكية لتقنية HIFU (التجويف المستقر) إلى حدوث مشاكل مؤقتة مسام صغيرة في أغشية الخلايا (السونوبوريشن)، الذي يسهل دخول الأدوية أو الجينات إلى الخلايا.

3. آليات أخرى وتأثيرات داعمة

• زيادة الحساسية للعلاجات الأخرى: يمكن أن يؤدي ارتفاع الحرارة الخفيف (التسخين) الذي يتم تحقيقه باستخدام HIFU إلى زيادة النشاط الأيضي من الخلايا السرطانية، مما يجعلها أكثر حساسية لـ العلاج الكيميائي و العلاج الإشعاعي. وهذا يسمح بتحقيق نفس التأثير مع جرعات إشعاعية أقل.

• مكافحة الجلطات (تحلل الخثرة): يمكن استخدام تقنية HIFU لـ تفتيت جلطات الدم في الأوعية الدموية (مثلاً، في حالة السكتة الدماغية) بفعل قوى ميكانيكية. هذه الطريقة تُعيد تدفق الدم الطبيعي.

• وقف النزيف (الوقف النزيفي): يمكن أن يكون التأثير الحراري لـ HIFU إغلاق الأوعية الدموية المصابة ووقف النزيف الداخلي عن طريق التجلط (التخثر).

• التحفيز المناعي: يمكن أن يؤدي تدمير أنسجة الورم بواسطة HIFU (من خلال الحرارة أو التدمير الميكانيكي) إلى: ينشط الجهاز المناعي الجسم على التعرف على الخلايا السرطانية ومهاجمتها.

• العلاج التلطيفي: كما يتم استخدام تقنية HIFU لتخفيف الألم لدى المرضى الذين يعانون من نقائل العظام، حيث توفر راحة سريعة مقارنة بالعلاج الإشعاعي التقليدي.

ثالثًا. مزايا علاج HIFU

بشكل عام، توفر تقنية HIFU مزايا كبيرة مقارنة بالطرق التقليدية، بما في ذلك: أقل تدخلاً, تعافي أسرع (غالبًا في غضون بضعة أيام)،, منخفض المخاطر من العدوى وعدم التعرض لها الإشعاع المؤين (كما يتم التوجيه عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي أو الموجات فوق الصوتية التشخيصية).

رابعًا: مستقبل وتحديات تقنية الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة في الطب

لقد زاد الاهتمام بتقنية HIFU بشكل كبير، ولكن على الرغم من النتائج السريرية الواعدة (خاصة في الأورام الليفية والرعشة)، فإن هذه التقنية لا تزال في مراحلها الأولى من التطوير.

الاتجاهات الرئيسية للبحوث المستقبلية:

• علم الأورام: هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول الفوائد الطبية طويلة الأمد في علاج السرطان وفهم أفضل لدوره مع العلاجات الأخرى.

• علم الأعصاب: هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد المعايير المثلى لفتح CMB في الأمراض العصبية التنكسية مثل مرض الزهايمر.

• التقييس والجوانب الفنية: إن تباين بروتوكولات التجارب السريرية، وخاصةً في علاج سرطان الخلايا الكبدية، يُصعّب إجراء تحليلات مُقارنة. ولضمان قبول أوسع، يجب توحيد المعايير التقنية (التردد، الطاقة، زمن التعرض) وتحسين الإبلاغ عنها.

• أمان: على الرغم من أن تقنية HIFU آمنة بشكل عام، إلا أنه يجب الانتباه إلى الآثار الجانبية النادرة، مثل: حروق الجلد. في التطبيقات القلبية (على سبيل المثال استئصال الرجفان الأذيني) كانت هناك مخاوف تتعلق بالسلامة، مثل الناسور الأذيني المريئي.