Кіріспе

Инвазивті емес терапиялық әдіс

Жоғары интенсивті фокустық ультрадыбыс (HIFU) – тіндерді қыздыру немесе жою үшін иондаушы емес ультрадыбыстық толқындарды пайдаланатын инвазивті емес терапиялық әдіс. HIFU қан немесе лимфа ағынын арттыруға, сондай-ақ термиялық және механикалық механизмдер арқылы ісіктер сияқты тіндерді жоюға қолданылуы мүмкін. Ультрадыбыс генерациялау механизмдерінің кең таралғандығы мен салыстырмалы арзандығын ескере отырып, HIFU инвазивті емес және төмен құнмен емдеу әдісі болып табылады, ол операциялық бөлмедегі күтімнен кем дегенде артық болуы күтіледі. Бұл технология ультрадыбыстық бейнелеуде қолданылатын технологиядан өзгеше, бірақ қажетті жылу дозаларын алу үшін төмен жиіліктер мен үздіксіз толқындар қолданылады, импульстік толқындардан гөрі. Дегенмен, егер жылулық емес, механикалық зақымдану қажет болса, импульстік толқындар да қолданылуы мүмкін. Айналадағы тіндерге зақым келтірмей, мақсатты тіндерде қажетті қарқындылыққа жету үшін акустикалық линзалар жиі қолданылады. Идеалды схема – күн сәулесін шоғырландыратын үлкен лупаның шоғыры; тек лупаның фокусы ғана жоғары температураға ие. HIFU емдеуді басқару және бақылау үшін медициналық ультрадыбыс немесе МРТ сияқты басқа бейнелеу әдістерімен біріктіріледі.

Тарих

Простатаның локальды қатерлі ісігін зерттеу нәтижелері көрсеткендей, емдеуден кейін рецидивтік простата қатерлі ісігі бар төмен және орташа тәуекелді пациенттерде прогрессиясыз тіршілік ету көрсеткіштері жоғары болды. InsighTec ExAblate 2000 – FDA нарықтық мақұлдау алған алғашқы MRgFUS жүйесі, АҚШ патенті 5,247,935.

Медициналық қолданыстар

HIFU және басқа да терапиялық ультрадыбыс түрлерінің арасындағы шекаралар туралы нақты пікір қалыптаспаған. Әдебиеттерде HIFU көбінесе тіндерді абляция немесе кавитация арқылы жоюға қажетті жоғары деңгейдегі энергияны білдіреді, алайда кейде еңбек терапиясы және физиотерапия сияқты аз қарқынды қолданыстарды сипаттау үшін де қолданылады. Қай жағдайда болса да, HIFU денедегі терең жатқан тіндерді кесіксіз, инвазиялық емес түрде қыздыруға қолданылады. Басты қолданыстары – гипертермия нәтижесінде туындаған тіндердің жойылғандығы, қан ағымын жақсарту және физиотерапия. Сүйек-бұлшық ет жүйесі ауруларын емдеуде ультрадыбыстың қолданылуы физиотерапиядағы тағы бір мүмкіндік.

Неврологиялық аурулар

HIFU-ның алғашқы қолданылуларының бірі 1940 жылдары Паркинсон ауруын емдеу болды. Сол кезде тиімді болмаса да, HIFU патологиялық зақымдануды тудыруға қабілетті. Израиль, Канада, Италия, Корея және Ресейде эссенциалды тремор, нейропатиялық ауырсыну және Паркинсон треморын емдеу үшін фокусталған ультрадыбыс жүйесі мақұлданған. Бұл тәсіл миды кесіп немесе сәулелендірмей емдеуге мүмкіндік береді. 2016 жылы АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) Insightec компаниясының Exablate жүйесін эссенциалды треморды емдеу үшін мақұлдады. Таламокортикальдық дизритмиялардың және психикалық аурулардың басқа түрлерін емдеу бойынша зерттеулер жүріп жатыр.

Простаттың

HIFU простата қатерлі ісігін анықтауда тиімді болуы мүмкін.

Бауыр

HIFU бауыр қатерлі ісігін зерттеуде және көптеген зерттеулер жоғары жауап деңгейі мен жағымды нәтижелерді көрсетеді. HIFU арқылы метастаздық бауыр қатерлі ісігін емдеу барысында, ошақтық аймақтан тыс жерлерде иммундық реакциялар байқалды.

Простаттың ұлғаюы

Простатаның ұлғаюын (жағымды простаталық гиперплазияны) ішек ішінен (трансректальды) HIFU арқылы емдеу сәтті болмады. АҚШ-та емес, кейбір елдерде HIFU простатаның ішкі жағынан, яғни простаталық уретра арқылы катетермен енгізіліп жасалды. 2019 жылға дейінгі деректер жеткіліксіз. Англияда Ұлттық денсаулық сақтау және күтім тамашалығы институты (NICE) 2018 жылы бұл әдісті "ұсынылмайды" деп бағалады.

Механизм

HIFU сәулелері ауру тінінің шағын аймағына дәл бағытталып, жоғары деңгейдегі энергияны жергілікті түрде шоғындатады. Фокустық ультрадыбыс цисталар мен ісіктерді (қатерлі немесе қатерсіз) емдеу үшін локальды қыздыруды тудыруға қолданылуы мүмкін. Бұл Магниттік-резонанстық басқарылған фокустық ультрадыбыс (MRgFUS) немесе жоғары интенсивті фокустық ультрадыбыс (HIFU) деп аталады. Бұл процедуралар әдетте медициналық диагностикалық ультрадыбысқа қарағанда төмен жиілікті пайдаланады (0,7-ден 2 МГц-ге дейін), бірақ жиілік жоғарылаған сайын фокустау энергиясы төмендейді. HIFU емдеуі көбінесе МРТ бақылауымен жүргізіледі. Бүйрек тастарын литотрипсия арқылы еріту үшін фокустық ультрадыбыс қолданылуы мүмкін. Көздің катарактасын факоэмульсификация әдісімен емдеу үшін ультрадыбыс қолданылуы мүмкін.

Идеалдық температура

Топтамадағы тіндердің температурасы 65 және 85 °C аралығында көтеріледі, бұл коагуляциялық некроз арқылы ауру тінін жояды. Егер тіндердің температурасы 60 °C шегінен жоғары 1 секундтан астам болса, бұл процесс қайта бұрылмайды. Әрбір соникация (жеке ультрадыбыстық энергияның бөлінуі) мақсатталған тіндердің нақты анықталған бөлігін емдейді. Бүкіл терапиялық нысана бірнеше соникацияны қолдану арқылы, мысалы, әдеттегі су сияқты сығылмайтын материалдың көлемін жасау арқылы өңделеді. Интеграл өңдеу уақытына байланысты, R=0.5 температурасы 43 °C-тан жоғары, ал 0.25 температурасы 43 °C мен 37 °C аралығында, анықтамалық температура 43 °C және уақыт T минуттармен өлшенеді. Бұл есепте сипатталған теңдеулер мен әдістер клиникалық нәтижелерді көрсетуге бағытталмаған, бұл тек әдеттегі судың сығылмайтын материалдағы жылу дозасын бағалау тәсілі ғана; Ультрадыбыстық толқын резеңке, адам тіндері сияқты сығылатын тіндерден өте алмайды, ультрадыбыстық энергия жылуға айналады. Фокусталған сәулелердің көмегімен тіндердің тереңдігінде (әдетте 2-3 миллиметрдей) өте кішкентай жылу аймағына қол жеткізуге болады. Тіндердің жағдайы судың қыздырылуының нәзік тербелісіне және судың бөлігінің осы температураға қанша уақытқа ұшырағанына байланысты, бұл көрсеткіш "жылу дозасы" деп аталады. Бірнеше нүктеге фокус қою арқылы немесе фокусты сканерлеу арқылы көлемді термиялық абляция жасауға болады. 43 °C температурадағы 120-240 минуттық жылу дозасы жасушалық ақуызды коагуляциялайды және тіндердің қайта бұрылмайтын жойылуына әкеледі. Кейбір мәліметтерге сәйкес, HIFU ісік микроортасын бұзуға, иммундық жауапты тудыруға және иммунотерапияның тиімділігін арттыруға қабілетті, сондықтан оны қатерлі ісіктерге қолдануға болады.

Инерциялық кавитация

Акустикалық интенсивтілігі жеткілікті деңгейде болса, кавитация (микрокөпіршіктердің пайда болып, ультрадыбыс өрісімен өзара әрекеттесуі) пайда болуы мүмкін. Өрісте пайда болатын микрокөпіршіктер тербеліп, өседі (түзетулі диффузия сияқты факторларға байланысты) және соңында жарылуы мүмкін (инерциялық немесе өтпелі кавитация). Инерциялық кавитация кезінде көпіршіктердің ішінде өте жоғары температура туындайды, ал сирету фазасындағы құлдырау соққы толқынымен және тіндерге механикалық зақым келтіре алатын ағындармен байланысты.

Тұрақты кавитация

Тұрақты кавитация микроағысты тудырады, ол жасушаларға жоғары серпіліс күшін әкеліп, апоптозға себеп болады. Толықтырып айтқанда, акустикалық күштердің әсерінен судың булануынан пайда болған көпіршіктер төмен қысымды акустикалық өрісте тербеліп тұрады. Күшті ағын жасушаларға зақым келтіруі мүмкін, бірақ конвекциялық жылу шығыны арқылы тіндердің температурасын да төмендетеді.

Жарық беру

Жарық беру сәуле бағыттау және бейнелеуден тұрады. Сәуле үстіңгі тіндерге зиян келтірмей өте алады және ультрадыбыс клиникалық жиілігімен анықталатын 2-3 мм өлшемдегі шектеулі аймаққа шоғырланады. Абляциядан кейін сау және некроздық тіндер арасында анық шекара пайда болады (ені 50 микроннан кем).

Балқамның бағыттауы

Ең көп қолданылатын түрлендіргіш – қуыс фокустау түрлендіргіш, тұрақты апертурасы және тұрақты фокус арақашықтығы бар. Сондай-ақ, ультрадыбыс бағытталған фокустаулы ультрадыбыс хирургиясы (USgFUS) және MRgFUS. MRgFUS – бұл 3D бейнелеу техникасы, ол жұмсақ тіндердің жоғары контрастына ие және температура туралы ақпаратты қамтамасыз етеді, осылайша абляцияны бақылауға мүмкіндік береді. Дегенмен, төмен кадр жылдамдығы осы техниканы нақты уақыт режимінде нашар жұмыс істеуге мәжбүр етеді, ал жоғары құн оны қолданудың маңызды шектеуі болып табылады. USgFUS, керісінше, 2D бейнелеу техникасы болып табылады, онда температура туралы сандық ақпаратты ұсынатын жүйе әзірге коммерциялық түрде жасалмаса да, жоғары кадр жылдамдығы (секундына 1000 дейін кадр), төмен құн және денсаулыққа зиянды әсердің минималды болуы сияқты бірнеше артықшылықтары бар. Ультрадыбыстың бейнелеуге бағыт беру үшін өте қолайлы болуының тағы бір себебі – ол акустикалық терезені нақты уақытта тексереді, себебі ол терапияның өзімен бірдей әдіс. Бұл HIFU терапиясы алдында және оның барысында мақсатты аймақ ультрадыбыстық бейнелеу арқылы көрінбесе, онда HIFU терапиясы осы нақты аймақта тиімді болуы екіталай екенін білдіреді.