无创声波技术可分解肿瘤、杀死癌细胞并刺激免疫系统
徐教授实验室使用的 700kHz、260 元素组织分析超声阵列换能器。图片来源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 摄
用声音部分破坏的肿瘤不会再回来
密歇根大学在大鼠身上开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的肝脏肿瘤，杀死癌细胞，并刺激免疫系统防止进一步扩散——这一进步可能会改善人类的癌症预后。
通过仅破坏 50% 至 75% 的肝脏肿瘤体积，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证据。
“即使我们不针对整个肿瘤，我们仍然可以使肿瘤消退并降低未来转移的风险，”UM生物医学工程教授，癌症研究的通讯作者Zhen Xu说。
密歇根大学生物医学工程教授徐珍在她的办公室工作。徐博士的研究重点是开发用于治疗癌症、心血管疾病和神经系统疾病的新型超声技术。她和她的同事开发了组织剥离术，这是一种通过受控空化的超声消融技术。Histotripsy 是第一个非侵入性、非电离和非热的图像引导消融技术。徐博士的工作范围从基础科学、设备开发、临床前研究到组织切片的临床转化。图片来源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 摄
结果还显示，这种治疗刺激了大鼠的免疫反应，可能有助于最终消退肿瘤的非靶向部分并防止癌症进一步扩散。
这种称为组织剥离术的治疗方法以无创方式聚焦超声波，以毫米精度机械破坏目标组织。这种相对较新的技术目前正在美国和欧洲用于人类肝癌试验。
在许多临床情况下，由于肿块的大小、位置或阶段等原因，不能直接针对整个癌性肿瘤进行治疗。为了研究用声音部分破坏肿瘤的影响，这项最新研究仅针对每个肿块的一部分，留下一个可行的完整肿瘤。它还允许团队，包括密歇根医学和安娜堡 VA 医院的研究人员，展示该方法在非最佳条件下的有效性。
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密歇根大学生物医学工程教授（左）和生物医学工程博士生 Tejaswi Worlikar 讨论了他们在徐教授实验室中使用的 700kHz、260 元素组织分析超声阵列换能器。图片来源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 摄
生物医学工程博士生 Tejaswi Worlikar 说：“组织切除术是一种很有前途的选择，可以克服目前可用消融方式的局限性，并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推动未来的临床前和临床组织分析研究，以实现肝癌患者临床采用组织分析治疗的最终目标。”
肝癌位列全球和美国癌症相关死亡的前 10 位原因 即使有多种治疗方案，预后仍然很差，美国的 5 年生存率低于 18% 初始后肿瘤复发和转移的高发生率治疗突出了改善肝癌预后的临床需求。
典型的超声波使用声波来产生身体内部的图像，UM 工程师率先使用这些声波进行治疗。他们的技术在没有放射和化学疗法等当前方法的有害副作用的情况下有效。
密歇根大学生物医学工程教授（中）和生物医学工程博士生 Tejaswi Worlikar（右）正在移动他们在徐教授实验室中使用的 700kHz、260 元素组织分析超声阵列换能器。图片来源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 摄
“我们的换能器是在 UM 设计和制造的，可提供高振幅微秒长度的超声脉冲（声空化），以专门针对肿瘤进行分解，”徐说。“传统的超声设备使用较低幅度的脉冲进行成像。”
来自 UM 传感器的微秒长脉冲会在目标组织内产生微气泡——这些气泡会迅速膨胀和塌陷。这些剧烈但极其局部的机械应力会杀死癌细胞并破坏肿瘤的结构。