HIFU in medicina, distruzione precisa dei tessuti senza intervento chirurgico

Ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU) è una tecnologia medica non invasiva che utilizza onde ultrasoniche focalizzate per distruggere con precisione i tessuti patologici. Questo metodo è ampiamente utilizzato in oncologia e in altri campi medici, offrendo un'alternativa ai tradizionali approcci chirurgici e radioterapici.

Principio di funzionamento della tecnologia HIFU come „chirurgia senza sangue“

Il principio di funzionamento dell'HIFU è simile a quello dell' lente d'ingrandimento che focalizza la luce solare. Molti fasci di ultrasuoni attraversano gli strati superficiali della pelle e dei tessuti, lasciandoli illesi. Solo nel punto focale definito con precisione – un’area di circa 1 mm di diametro e 10 mm di lunghezza – l’energia si concentra, provocando potenti cambiamenti biologici.

I. Doppio meccanismo per una distruzione precisa

L'HIFU può essere controllato per ottenere vari effetti terapeutici, che si dividono principalmente in termici e meccanici.

1. Ablazione termica

Questo è il meccanismo più ampiamente utilizzato per la distruzione del tumore (ablazione):

• Riscaldamento a livelli citotossici: Nel punto focale, l'energia ultrasonica viene assorbita dai tessuti e convertita in calore. Ciò si traduce in rapido aumento della temperatura, solitamente superiore a 60°C e in alcuni sistemi fino a 90°C.

• Necrosi coagulativa: Questa temperatura elevata provoca denaturazione delle proteine cellulari, che porta alla morte cellulare immediata e irreversibile (necrosi coagulativa). Se la temperatura viene mantenuta sopra i 60°C per più di 1 secondo, si verifica la morte immediata della maggior parte delle cellule.

• Limite di precisione: Questo effetto è così preciso che crea un effetto molto confine netto tra cellule distrutte (morte) e sane (vive), che possono essere ampie non più di 50 µm.

2. Effetto meccanico (cavitazione)

Quando l'HIFU viene applicato con elevata potenza e impulsi molto brevi, predominano gli effetti meccanici:

• Cavitazione acustica: Si tratta di un processo in cui le onde ultrasoniche interagiscono con i gas disciolti nei tessuti (microbolle), provocandone l'oscillazione o il collasso.

• Distruzione (Istotripsia): Il forte, collasso inerziale delle microbolle genera un'onda d'urto che interrompe meccanicamente le membrane cellulari, distruggendo il tessuto (istotripsia).

• Somministrazione di farmaci (sonoporazione): A livelli di intensità più bassi, le microbolle oscillano stabile, creando pori temporanei nelle membrane cellulari (sonoporazione). Questo processo reversibile aumenta la permeabilità e consente ai farmaci o alle terapie geniche di entrare nelle cellule bersaglio.

II. Principali campi di applicazione dell'HIFU in medicina

Le applicazioni HIFU rientrano in tre categorie principali: distruzione diretta dei tessuti (ablazione), somministrazione mirata di farmaci e altri meccanismi di supporto.

1. Distruzione dei tessuti malati (Ablazione)

1.1. Trattamento oncologico (Tumori)

L'HIFU è utilizzato come metodo non invasivo per il trattamento di vari maligno (canceroso) E benigno (non canceroso) tumori.

• Cancro alla prostata: L'HIFU è un metodo non invasivo per il trattamento del cancro alla prostata localizzato. Permette la distruzione precisa del tumore, cercando di preservare i nervi e i muscoli responsabili della sua funzione. funzione sessuale e controllo urinario.

• Cancro al fegato (HCC): L'HIFU viene utilizzato per distruggere i tumori del fegato. In molti casi, viene abbinato ad altre terapie, aumentandone l'efficacia.

• Formazioni benigne: L'HIFU è un'opzione di trattamento efficace e sicura per fibromi uterini (miomi uterini) – un tumore ginecologico comune. Questo approccio non lascia cicatrici chirurgiche ed è adatto alle donne che desiderano preservare l'utero.

• Altri tumori: Viene utilizzato per trattare i tumori in seno (ad esempio fibroadenomi), reni E pancreas.

1.2. Neurochirurgia (Malattie del cervello)

• Tremore: È stato dimostrato che l'HIFU (solitamente guidato da RM o MRgFUS) è efficace nel ridurre tremore essenziale (tremore incontrollabile) e tremore associato a malattia di Parkinson. L'HIFU distrugge una piccola area specifica nel cervello (talamo) senza aprire il cranio.

1.3. Malattie ossee

• L'HIFU viene utilizzato per alleviare dolore causato da metastasi (diffusione del cancro) nelle ossa.

• Nei bambini e nei giovani, l'HIFU viene utilizzato per distruggere osteoma osteoide – un tipo di tumore osseo benigno.

2. Somministrazione mirata del farmaco

L'HIFU può essere utilizzato in combinazione con i farmaci per garantire che raggiungano la zona malata in alta concentrazione.

2.1. Penetrazione nel cervello (apertura del CMB)

HIFU, spesso con l'ausilio di microbolle, può temporaneamente aprire la barriera emato-encefalica (la spessa barriera che impedisce alla maggior parte dei farmaci di raggiungere il cervello). Ciò consente a farmaci, anticorpi o terapie geniche di entrare nel cervello per curare i tumori, malattia di Alzheimer O malattia di Parkinson. L'apertura della barriera è temporanea e reversibile.

2.2. Rilascio preciso del farmaco

I farmaci possono essere incapsulati in media speciali (ad esempio liposomi o microbolle) sensibili al calore o alla pressione.

• L'HIFU si concentra sul tumore per causarlo ipertermia lieve (riscaldamento moderato, circa 42°C). Questo calore fa sì che il supporto rilasciare la medicina direttamente nell'area bersaglio.

• Ciò è particolarmente utile nella chemioterapia, poiché riduce la tossicità sulle cellule sane.

2.3. Aumento della permeabilità cellulare

Gli effetti meccanici dell'HIFU (cavitazione stabile) possono creare temporaneamente piccoli pori nelle membrane cellulari (sonoporazione), che facilita l'ingresso di farmaci o geni nelle cellule.

3. Altri meccanismi ed effetti di supporto

• Maggiore sensibilità ad altri trattamenti: La lieve ipertermia (riscaldamento) ottenuta con HIFU può aumentare attività metabolica delle cellule cancerose, rendendole più sensibili a chemioterapia E radioterapia. Ciò consente di ottenere lo stesso effetto con dosi di radiazioni più basse.

• Combattere i coaguli (trombolisi): L'HIFU può essere utilizzato per rompere i coaguli di sangue nei vasi (ad esempio, in caso di ictus) tramite forze meccaniche. Questo metodo può ripristinare il normale flusso sanguigno.

• Arresto dell'emorragia (emostasi): L'effetto termico dell'HIFU può chiudere i vasi sanguigni danneggiati e fermare l'emorragia interna mediante coagulazione.

• Stimolazione immunitaria: La distruzione del tessuto tumorale mediante HIFU (attraverso calore o rottura meccanica) può attiva il sistema immunitario l'organismo a riconoscere e attaccare le cellule cancerose.

• Trattamento palliativo: L'HIFU viene utilizzato anche per alleviare il dolore nei pazienti con metastasi ossee, offrendo un rapido sollievo rispetto alla radioterapia tradizionale.

III. Vantaggi della terapia HIFU

Nel complesso, l'HIFU offre notevoli vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra cui: minore invasività, recupero più rapido (spesso entro pochi giorni), basso rischio da infezioni e mancanza di esposizione a radiazioni ionizzanti (come se fosse guidata dalla risonanza magnetica o dall'ecografia diagnostica).

IV. Futuro e sfide dell'HIFU in medicina

L'interesse per l'HIFU è aumentato notevolmente, ma nonostante i promettenti risultati clinici (in particolare per quanto riguarda fibromi e tremori), la tecnologia è ancora nelle fasi iniziali di sviluppo.

Principali direzioni per la ricerca futura:

• Oncologia: Sono necessarie ulteriori ricerche su prestazioni mediche a lungo termine nel trattamento del cancro e una migliore comprensione del suo ruolo in combinazione con altre terapie.

• Neurologia: Sono necessari ulteriori studi per determinare i parametri ottimali per l'apertura del CMB nelle malattie neurodegenerative come malattia di Alzheimer.

• Standardizzazione e aspetti tecnici: La natura eterogenea dei protocolli negli studi clinici, in particolare nel trattamento dell'HCC, rende difficile l'analisi comparativa. Per garantire una più ampia accettazione, i parametri tecnici (frequenza, potenza, tempo di esposizione) devono essere standardizzati e meglio riportati.

• Sicurezza: Sebbene l'HIFU sia generalmente sicuro, è necessario prestare attenzione a rari effetti collaterali, come: ustioni della pelle. Nelle applicazioni cardiologiche (ad esempio l'ablazione della fibrillazione atriale) si sono verificati problemi di sicurezza, come le fistole atrio-esofagee.