無創聲波技術可分解腫瘤、殺死癌細胞并刺激免疫系統
徐教授實驗室使用的 700kHz、260 元素組織分析超聲陣列換能器。圖片來源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 攝
用聲音部分破壞的腫瘤不會再回來
密歇根大學在大鼠身上開創的一項新技術可以改善癌癥和神經系統疾病的結果。
密歇根大學開發的非侵入性聲音技術可以分解大鼠的肝臟腫瘤，殺死癌細胞，并刺激免疫系統防止進一步擴散——這一進步可能會改善人類的癌癥預后。
通過僅破壞 50% 至 75% 的肝臟腫瘤體積，大鼠的免疫系統能夠清除其余部分，超過 80% 的動物沒有復發或轉移的證據。
“即使我們不針對整個腫瘤，我們仍然可以使腫瘤消退并降低未來轉移的風險，”UM生物醫學工程教授，癌癥研究的通訊作者Zhen Xu說。
密歇根大學生物醫學工程教授徐珍在她的辦公室工作。徐博士的研究重點是開發用于治療癌癥、心血管疾病和神經系統疾病的新型超聲技術。她和她的同事開發了組織剝離術，這是一種通過受控空化的超聲消融技術。Histotripsy 是第一個非侵入性、非電離和非熱的圖像引導消融技術。徐博士的工作范圍從基礎科學、設備開發、臨床前研究到組織切片的臨床轉化。圖片來源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 攝
結果還顯示，這種治療刺激了大鼠的免疫反應，可能有助于最終消退腫瘤的非靶向部分并防止癌癥進一步擴散。
這種稱為組織剝離術的治療方法以無創方式聚焦超聲波，以毫米精度機械破壞目標組織。這種相對較新的技術目前正在美國和歐洲用于人類肝癌試驗。
在許多臨床情況下，由于腫塊的大小、位置或階段等原因，不能直接針對整個癌性腫瘤進行治療。為了研究用聲音部分破壞腫瘤的影響，這項最新研究僅針對每個腫塊的一部分，留下一個可行的完整腫瘤。它還允許團隊，包括密歇根醫學和安娜堡 VA 醫院的研究人員，展示該方法在非最佳條件下的有效性。
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密歇根大學生物醫學工程教授（左）和生物醫學工程博士生 Tejaswi Worlikar 討論了他們在徐教授實驗室中使用的 700kHz、260 元素組織分析超聲陣列換能器。圖片來源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 攝
生物醫學工程博士生 Tejaswi Worlikar 說：“組織切除術是一種很有前途的選擇，可以克服目前可用消融方式的局限性，并提供安全有效的無創肝腫瘤消融。” “我們希望我們從這項研究中學到的知識將推動未來的臨床前和臨床組織分析研究，以實現肝癌患者臨床采用組織分析治療的最終目標。”
肝癌位列全球和美國癌癥相關死亡的前 10 位原因 即使有多種治療方案，預后仍然很差，美國的 5 年生存率低于 18% 初始后腫瘤復發和轉移的高發生率治療突出了改善肝癌預后的臨床需求。
典型的超聲波使用聲波來產生身體內部的圖像，UM 工程師率先使用這些聲波進行治療。他們的技術在沒有放射和化學療法等當前方法的有害副作用的情況下有效。
密歇根大學生物醫學工程教授（中）和生物醫學工程博士生 Tejaswi Worlikar（右）正在移動他們在徐教授實驗室中使用的 700kHz、260 元素組織分析超聲陣列換能器。圖片來源：Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering 攝
“我們的換能器是在 UM 設計和制造的，可提供高振幅微秒長度的超聲脈沖（聲空化），以專門針對腫瘤進行分解，”徐說。“傳統的超聲設備使用較低幅度的脈沖進行成像。”
來自 UM 傳感器的微秒長脈沖會在目標組織內產生微氣泡——這些氣泡會迅速膨脹和塌陷。這些劇烈但極其局部的機械應力會殺死癌細胞并破壞腫瘤的結構。