HIFU en médecine, destruction précise des tissus sans chirurgie

ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) представлява неинвазивна медицинска технология, която използва концентрирани ултразвукови вълни за прецизно унищожаване на патологични тъкани. Този метод намира широко приложение в онкологията и други медицински области, като предлага алтернатива на традиционните хирургични и радиотерапевтични подходи.​

Принцип на действие на HIFU технологията като „безкръвна хирургия“

Принципът на действие на HIFU е подобен на този на лупа, фокусираща слънчевата светлина. Много ултразвукови лъчи преминават през повърхностните слоеве на кожата и тъканите, оставяйки ги невредими. Само в точно определената фокусна точка – зона с размери около 1 mm в диаметър и 10 mm дължина – енергията се концентрира, предизвиквайки мощни биологични промени.

I. Двоен механизъм за прецизно унищожение

HIFU може да бъде контролиран така, че да постига различни терапевтични ефекти, които се разделят основно на термични и механични.

1. Термичен ефект (Thermal Ablation)

Това е най-широко използваният механизъм за унищожаване на тумори (аблация):

• Нагряване до цитотоксични нива: В точката на фокусиране енергията на ултразвука се абсорбира от тъканите и се превръща в топлина. Това води до бързо повишаване на температурата, обикновено над 60°C, а при някои системи до 90°C.

• Коагулационна некроза: Тази висока температура причинява денатурация на клетъчните протеини, което води до незабавна и необратима клетъчна смърт (коагулационна некроза). Ако температурата се задържи над 60°C за повече от 1 секунда, настъпва незабавна смърт на повечето клетки.

• Прецизна граница: Този ефект е толкова прецизен, че създава много рязка граница между унищожените (мъртви) и здравите (живи) клетки, която може да бъде широка не повече от 50 µm.

2. Механичен ефект (Кавитация)

Когато HIFU се прилага с висока мощност и много кратки импулси, преобладават механичните ефекти:

• Акустична кавитация: Това е процес, при който ултразвуковите вълни взаимодействат с разтворените газове в тъканта (микромехурчета), карайки ги да осцилират или да се сриват.

• Унищожаване (Хистотрипсия): Силният, инерционен колапс на микромехурчетата генерира ударна вълна, която механично разрушава клетъчните мембрани, унищожавайки тъканта (хистотрипсия).

• Доставяне на лекарства (Сонопорация): При по-ниски нива на интензитет, микромехурчетата осцилират стабилно, създавайки временни пори в клетъчните мембрани (сонопорация). Този обратим процес увеличава пропускливостта и позволява на лекарства или генни терапии да навлязат в целевите клетки.

II. Основни области на приложение на HIFU в медицината

Приложенията на HIFU се делят на три основни категории: директно унищожаване на тъкани (аблация), целенасочено доставяне на лекарства и други подпомагащи механизми.

1. Унищожаване на болни тъкани (Аблация)

1.1. Онкологично лечение (Тумори)

HIFU се използва като неинвазивен метод за третиране на различни злокачествени (ракови) et доброкачествени (неракови) тумори.

• Рак на простатата: HIFU е неинвазивен метод за лечение на локализиран рак на простатата. Той позволява прецизно унищожаване на тумора, като същевременно се стреми да запази нервите и мускулите, отговорни за сексуалната функция и контрола на уринирането.

• Рак на черния дроб (HCC): HIFU се използва за унищожаване на тумори в черния дроб. В много случаи се комбинира с други терапии, което увеличава ефективността.

• Доброкачествени образувания: HIFU е ефективна и безопасна опция за лечение на маточни фиброиди (миома на матката) – чест гинекологичен тумор. Този подход не оставя хирургически белези и е подходящ за жени, които искат да запазят матката си.

• Други тумори: Прилага се за лечение на тумори в гърдата (напр. фиброаденоми), бъбреците et панкреаса.

1.2. Неврохирургия (Мозъчни заболявания)

• Тремор: HIFU (обикновено MR-насочен, или MRgFUS) е доказано ефективен за намаляване на есенциален тремор (неконтролируемо треперене) и тремор, свързан с Болестта на Паркинсон. HIFU унищожава малка, специфична област в мозъка (таламуса) без да се отваря черепът.

1.3. Костни заболявания

• HIFU се използва за облекчаване на болка, причинена от метастази (разпространение на рак) в костите.

• При деца и млади хора HIFU се прилага за унищожаване на остеоид остеом – вид доброкачествен костен тумор.

2. Целенасочено доставяне на лекарства

HIFU може да работи в комбинация с лекарства, за да гарантира, че те достигат до болната област с висока концентрация.

2.1. Проникване в мозъка (Отваряне на КМБ)

HIFU, често с помощта на микромехурчета, може временно да отвори кръвно-мозъчната бариера (плътната защита, която не позволява на повечето лекарства да достигнат мозъка). Това позволява на лекарства, антитела или генни терапии да навлязат в мозъка за лечение на тумори, Болест на Алцхаймер ou Болест на Паркинсон. Отварянето на бариерата е временно и обратимо.

2.2. Прецизно освобождаване на лекарства

Лекарствата могат да бъдат капсулирани в специални носители (напр. липозоми или микромехурчета), които са чувствителни към топлина или налягане.

• HIFU се фокусира върху тумора, за да предизвика лека хипертермия (умерено загряване, около 42°C). Тази топлина кара носителите да освободят лекарството директно в целевата област.

• Това е особено полезно при химиотерапия, тъй като намалява токсичността върху здравите клетки.

2.3. Увеличаване на клетъчната пропускливост

Механичните ефекти на HIFU (стабилна кавитация) могат временно да създадат малки пори в клетъчните мембрани (сонопорация), което улеснява навлизането на лекарства или гени в клетките.

3. Други механизми и подпомагащи ефекти

• Повишена чувствителност към други лечения: Леката хипертермия (загряване), постигната с HIFU, може да увеличи метаболитната активност на раковите клетки, правейки ги по-чувствителни към химиотерапия et лъчетерапия. Това позволява постигането на същия ефект с по-ниски дози радиация.

• Борба със съсиреци (Тромболиза): HIFU може да се използва за разбиване на кръвни съсиреци в съдове (например при инсулт) чрез механични сили. Този метод може да възстанови нормалния кръвен поток.

• Спиране на кървене (Хемостаза): Термичният ефект на HIFU може да затвори наранени кръвоносни съдове и да спре вътрешно кървене чрез съсирване (коагулация).

• Имунна стимулация: Унищожаването на туморната тъкан от HIFU (чрез топлина или механично разрушаване) може да активира имунната система на тялото да разпознава и атакува раковите клетки.

• Палиативно лечение: Le HIFU est également utilisé pour soulager la douleur chez les patients atteints de métastases osseuses, offrant un soulagement rapide par rapport à la radiothérapie traditionnelle.

III. Предимства на HIFU терапията

Като цяло, HIFU предлага значителни предимства пред традиционните методи, включително по-малка инвазивност, по-бързо възстановяване (често в рамките на няколко дни), нисък риск от инфекции и липса на излагане на йонизиращо лъчение (тъй като се ръководи от ЯМР или диагностичен ултразвук).

IV. Бъдеще и предизвикателства на HIFU в медицината

Интересът към HIFU се е увеличил значително, но въпреки обещаващите клинични резултати (особено при фиброиди и тремор), технологията все още е в начален етап на развитие.

Основни насоки за бъдещи изследвания:

• Онкология: Необходимо е допълнително изследване на дългосрочните медицински ползи при лечение на рак и по-добро разбиране на ролята му в комбинация с други терапии.

• Неврология: Изискват се по-нататъшни проучвания за определяне на оптималните параметри за отваряне на КМБ при невродегенеративни заболявания като Болестта на Алцхаймер.

• Стандартизация и технически аспекти: Хетерогенният характер на протоколите в клиничните проучвания, особено при лечението на HCC, затруднява сравнителния анализ. За да се осигури по-широко приемане, трябва да се стандартизират и по-добре да се докладват техническите параметри (честота, мощност, време на експозиция).

• Безопасност: Въпреки че HIFU е като цяло безопасен, трябва да се обърне внимание на редките странични ефекти, като изгаряния на кожата. При кардиологични приложения (напр. аблация на предсърдно мъждене) е имало проблеми с безопасността, като атрио-езофагеални фистули.