700kHz, 260单元组织病理学超声阵列换能器。

声音部分破坏肿瘤，并且不会再恢复

密歇根大学在大鼠身上首创的一项新技术可以改善癌症和神经系统疾病的结果。

密歇根大学开发的非侵入性声音技术可以分解大鼠体内的肝肿瘤，杀死癌细胞，并刺激免疫系统防止进一步扩散——这一进展可能会改善人类癌症的结果。

通过只破坏肝脏肿瘤体积的50%到75%，大鼠的免疫系统能够清除其余部分，超过80%的动物没有复发或转移的迹象。

密歇根大学生物医学工程教授、《Cancer》杂志该研究的通讯作者Zhen Xu说:“即使我们不针对整个肿瘤，我们仍然可以使肿瘤退化，并降低未来转移的风险。”

密歇根大学生物医学工程教授Zhen Xu在她的办公室工作。他的研究重点是开发新的超声技术治疗癌症，心血管疾病和神经系统疾病。她和她的同事已经开发了组织切片，一种通过可控空化的超声消融技术。组织切片术是第一种无创、非电离、非热的图像引导消融技术。他们的工作涉及基础科学、设备开发、临床前研究和组织病理学的临床转化。

结果还表明，治疗刺激了大鼠的免疫反应，可能有助于最终回归肿瘤的非靶向部分，并防止癌症的进一步扩散。

这种被称为组织穿刺的治疗方法是非侵入性的聚焦超声波，以毫米的精度机械地破坏目标组织。这种相对较新的技术目前正在美国和欧洲的一项人类肝癌试验中使用。

在许多临床情况下，由于肿块的大小、位置或分期等原因，不能直接针对整个肿瘤进行治疗。为了研究声音部分破坏肿瘤的效果，这项最新的研究只针对每个肿块的一部分，留下一个活的完整的肿瘤。它还允许包括密歇根医学院和安娜堡退伍军人医院的研究人员在内的团队，在非最佳条件下展示这种方法的有效性。

生物医学工程博士生Tejaswi Worlikar说:“组织活检是一种很有前途的选择，它可以克服目前可用消融方式的局限性，提供安全有效的无创肝肿瘤消融。我们希望我们从这项研究中学到的知识将激励未来的临床前和临床组织病理学研究，朝着肝癌患者临床采用组织病理学治疗的最终目标迈进。”

在全球和美国，肝癌是导致癌症相关死亡的十大原因之一。在美国，其5年生存率低于18%，预后较差。初诊后肿瘤复发和转移的高发率突出了改善肝癌预后的临床需要。

典型的超声波利用声波产生身体内部的图像，密歇根大学的工程师们率先将这些声波用于治疗。而且他们的技术没有目前放疗和化疗等方法的有害副作用。

“我们的换能器，在U-M设计和制造，提供高振幅微秒长度的超声脉冲-声空化-专注于肿瘤，以打破它，”Xu说。“传统超声设备使用低振幅脉冲进行成像。”

传感器发出的微秒脉冲在目标组织中产生微气泡，这些气泡会迅速膨胀和坍塌。这些剧烈但极度局部的机械应力杀死癌细胞，破坏肿瘤的结构。

参考文献:“Impact of Histotripsy on Development of Intrahepatic Metastases in a Rodent Liver Tumor Model” by Tejaswi Worlikar, Man Zhang, Anutosh Ganguly, Timothy L. Hall, Jiaqi Shi, Lili Zhao, Fred T. Lee, Mishal Mendiratta-Lala, Clifford S. Cho and Zhen Xu, 22 March 2022, Cancers.
DOI: 10.3390/cancers14071612