수술 없이 정밀한 조직 파괴를 실현하는 의학의 HIFU

고강도 집속 초음파 (하이푸) 집속 초음파를 이용하여 병변 조직을 정밀하게 파괴하는 비침습적 의료 기술입니다. 이 방법은 종양학을 비롯한 여러 의료 분야에서 널리 사용되며, 기존의 수술 및 방사선 치료 접근법에 대한 대안을 제시합니다.

HIFU 기술의 작동 원리는 '무혈 수술'„

HIFU의 작동 원리는 다음과 유사합니다. 햇빛을 집중시키는 돋보기. 많은 초음파 빔은 피부와 조직의 표면층을 통과합니다., 그들을 무사히 남겨두고. 정확하게 정의된 초점에서만 - 약 측정되는 영역 직경 1mm, 길이 10mm – 에너지가 집중되어 강력한 생물학적 변화를 일으킵니다.

I. 정밀파괴를 위한 이중 메커니즘

HIFU는 다양한 치료 효과를 얻기 위해 제어될 수 있으며, 이는 주로 열적 효과와 기계적 효과로 나뉩니다.

1. 열 소거

종양 파괴(절제)에 가장 널리 사용되는 메커니즘은 다음과 같습니다.

• 세포독성 수준까지 가열: 초점에서 초음파 에너지는 조직에 흡수되어 열로 변환됩니다. 이로 인해 급격한 온도 상승, 일반적으로 60°C 이상이며, 일부 시스템에서는 최대 90°C까지 올라갑니다.

• 응고성 괴사: 이 높은 온도는 다음과 같은 원인으로 인해 발생합니다. 세포 단백질의 변성, 즉각적이고 돌이킬 수 없는 세포 사멸(응고성 괴사)로 이어집니다. 온도가 60°C 이상으로 유지되면 1초 이상, 대부분의 세포는 즉시 죽습니다.

• 정밀도 한계: 이 효과는 매우 정확해서 매우 날카로운 테두리 파괴된(죽은) 세포와 건강한(살아있는) 세포 사이는 넓을 수 있습니다. 50µm 이하.

2. 기계적 효과(캐비테이션)

HIFU가 높은 전력과 매우 짧은 펄스로 적용될 때 기계적 효과가 우세합니다.

• 음향 캐비테이션: 이는 초음파가 조직에 용해된 가스(미세 기포)와 상호 작용하여 가스를 진동시키거나 붕괴시키는 과정입니다.

• 파괴(자궁파열증): 강한 사람, 관성 붕괴 미세기포는 세포막을 기계적으로 파괴하여 조직을 파괴하는 충격파를 생성합니다(조직파괴술).

• 약물 전달(소노포레이션): 낮은 강도 수준에서는 미세 기포가 진동합니다. 안정적인, 세포막에 일시적인 기공을 생성합니다(소노포레이션). 이 가역적인 과정은 투과성을 증가시켜 약물이나 유전자 치료제가 표적 세포에 침투할 수 있도록 합니다.

II. 의학에서 HIFU의 주요 적용 분야

HIFU 응용 분야는 직접적인 조직 파괴(절제), 표적 약물 전달 및 기타 지원 메커니즘의 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.

1. 질병 조직의 파괴(절제)

1.1. 종양 치료(종양)

HIFU는 다양한 질병을 치료하는 비침습적 방법으로 사용됩니다. 악성(암성) 그리고 양성(비암성) 종양.

• 전립선암: HIFU는 국소 전립선암을 치료하는 비침습적 방법입니다. 종양을 정확하게 파괴하는 동시에 종양을 담당하는 신경과 근육을 보존합니다. 성기능 및 배뇨 조절.

• 간암(HCC): HIFU는 간 종양을 파괴하는 데 사용됩니다. 많은 경우 다른 치료법과 병행하여 효과를 높입니다.

• 양성 형성: HIFU는 효과적이고 안전한 치료 옵션입니다. 자궁근종(자궁근종) – 흔한 부인과 종양입니다. 이 접근법은 수술 흉터를 남기지 않으며 자궁을 보존하고자 하는 여성에게 적합합니다.

• 기타 종양: 종양을 치료하는 데 사용됩니다. 가슴 (예: 섬유선종), 신장 그리고 이자.

1.2. 신경외과(뇌질환)

• 떨림: HIFU(일반적으로 MR 유도 또는 MRgFUS)는 감소에 효과적인 것으로 나타났습니다. 본태성 진전 (제어할 수 없는 떨림) 및 떨림과 관련된 파킨슨병. HIFU는 뇌의 작고 특정 부위(시상)를 파괴합니다. 두개골을 열지 않고.

1.3. 뼈 질환

• HIFU는 다음과 같은 완화에 사용됩니다. 전이로 인한 통증 (암이) 뼈로 전이됨.

• 어린이와 청소년의 경우 HIFU는 파괴에 사용됩니다. 유골골종 – 양성 뼈 종양의 한 유형입니다.

2. 표적 약물 전달

HIFU는 약물과 함께 사용하면 약물이 고농도로 질병 부위에 도달하도록 할 수 있습니다.

2.1. 뇌로의 침투(CMB 개방)

HIFU는 종종 다음의 도움을 받아 미세기포, 일시적으로 혈액-뇌 장벽을 열다 (대부분의 약물이 뇌에 도달하는 것을 막는 두꺼운 장벽). 이를 통해 약물, 항체 또는 유전자 치료제가 뇌에 침투하여 종양을 치료할 수 있습니다., 알츠하이머병 또는 파킨슨병. 장벽 개방은 일시적이며 거꾸로 할 수 있는.

2.2. 정확한 약물 방출

약물은 캡슐화될 수 있습니다 특수 미디어 (예: 리포좀이나 미세기포) 열이나 압력에 민감한 물질입니다.

• HIFU는 종양에 초점을 맞춰서 경미한 고열 (약 42°C 정도의 적당한 가열). 이 열로 인해 매체가 약을 풀어주다 목표 지역에 직접.

• 이것은 특히 화학 요법에 유용합니다. 독성을 감소시킨다 건강한 세포에.

2.3. 세포 투과성 증가

HIFU의 기계적 효과(안정적 캐비테이션)는 일시적으로 생성될 수 있습니다. 세포막의 작은 구멍 (소노포레이션)은 약물이나 유전자가 세포 내로 침투하는 것을 용이하게 합니다.

3. 기타 기전 및 보조효과

• 다른 치료에 대한 민감도 증가: HIFU로 달성되는 경미한 고열(가열)은 증가할 수 있습니다. 대사 활동 암세포의 경우 암세포가 더 민감하게 반응합니다. 화학요법 그리고 방사선 치료. 이를 통해 동일한 효과를 얻을 수 있습니다. 낮은 방사선량.

• 혈전 용해(혈전 용해): HIFU는 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다. 혈전을 분해하다 혈관(예: 뇌졸중)에 기계적 힘을 가하는 방법입니다. 이 방법을 사용하면 정상적인 혈류를 회복할 수 있습니다.

• 출혈을 멈추는 것(지혈): HIFU의 열 효과는 다음과 같습니다. 손상된 혈관을 닫다 응고(응고)를 통해 내부 출혈을 막습니다.

• 면역 자극: HIFU(열 또는 기계적 파괴)에 의한 종양 조직 파괴는 다음과 같습니다. 면역 체계를 활성화합니다 신체가 암세포를 인식하고 공격하도록 합니다.

• 완화 치료: HIFU는 뼈 전이 환자의 통증을 완화하는 데에도 사용되며, 기존 방사선 치료에 비해 빠른 통증 완화 효과를 제공합니다.

III. HIFU 치료의 장점

전반적으로 HIFU는 다음을 포함하여 기존 방법에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 덜 침습적, 더 빠른 회복 (종종 며칠 내에), 낮은 위험 감염 및 노출 부족으로 인해 이온화 방사선 (MRI나 진단용 초음파의 안내를 받음).

IV. 의학에서 HIFU의 미래와 과제

HIFU에 대한 관심은 상당히 증가했지만, 유망한 임상 결과(특히 자궁근종과 떨림)에도 불구하고 이 기술은 아직 개발 초기 단계에 있습니다.

미래 연구의 주요 방향:

• 종양학: 추가 연구가 필요합니다 장기적인 의료 혜택 암 치료에 있어서의 역할과 다른 치료법과의 병용에 대한 더 나은 이해를 제공합니다.

• 신경학: 신경퇴행성 질환 등에서 CMB를 개방하기 위한 최적의 매개변수를 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 알츠하이머병.

• 표준화 및 기술적 측면: 특히 간세포암(HCC) 치료 분야에서 임상시험 프로토콜의 이질성은 비교 분석을 어렵게 만듭니다. 더 폭넓은 수용을 위해서는 기술적 매개변수(빈도, 전력, 노출 시간)를 표준화하고 보고를 개선해야 합니다.

• 안전: HIFU는 일반적으로 안전하지만 다음과 같은 드문 부작용에 주의해야 합니다. 피부 화상. 심장학 분야(예: 심방세동 절제술)에서는 심방식도 누공과 같은 안전 문제가 있었습니다.