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誠摯邀請 中興大學分子生物研究所 邱奕崴 先生 參與共筆,並作為我們的編輯作家,一同引領亞洲華人於醫藥生技科學專業的討論風潮

超音波微泡- 滅殺腫瘤






超音波的使用

超音波影像掃描檢查乃利用音波回音原理獲取影像經重組之圖像,屬物理現象,為非游離輻射診斷之造影,因為不具侵襲性,無放射性,可重覆使用,能方便地以縱向或橫向快速來回掃描,觀察及量測器官組織或病灶的大小,用於診斷或是追蹤(圖一) 超音波用作骨盆腔檢查。



如何利用超音波能量來治療病灶

超音波被使用在治療上的機制,以熱效應和機械效應為主,人體組織能夠吸收超音波並以熱能的方式釋出,因此造成局部組織溫度提升;而特定頻率的超音波施加於體內組織或流體,會產生許多種能量形式,如空穴(cavitation)、 聲流(acoustic streaming)、噴射(micro jets)與輻射力(radiation force)等,其中空穴效應對組織破壞力顯著,它能利用聲波讓流體中的氣泡震盪,若瞬間膨脹至極端,讓氣泡迅速塌陷,則導致局部高壓力、局部高溫、細胞質流動速度加快和產生自由基,所以除了能藉此破壞組織(如癌細胞或血栓)外,也能增加膜通透性,進而增加藥物穿透組織的量,因此超音波具有用來提升化療與基因治療效果的潛力,另外,特定頻率的超音波能導致細胞自我凋亡,也能讓聲感藥物(sonosensitizer)在受到超音波照射時,產生活性氧化物(ROS),並利用它來破壞目標組織,以達到治療的目的。這類以機械效應作為手段的治療方式,又叫作聲動力治療(sonodynamic therapy),其所產生的生物效應,具有相當的應用潛力。


超音波微泡(Microbubbles)如何治療癌症

目前科學家正在開發一種新的藥物輸送技術,它依賴於微泡造影提高質量(圖二)。該系統被設計為幫助操作員超聲定位腫瘤基於它們的密度和小血管的腫瘤特異性網絡。當腫瘤的位置,該系統由一個集中的,高能量的超聲脈衝的手段粉碎微泡的殼。一旦被微泡摧毀,微泡中的藥物便溢出到腫瘤周邊地區,而不是通過整個血液到達腫瘤。這種局部釋放技術防止藥物從影響身體的其他系統,從而防止副作用,提高患者接受化療的生活質量。




腫瘤常以外科手術切除,卻容易影響身體的美觀和功能,而超音波穿透組織的深度又比雷射光源還要深,可以非侵入的方式且影響周圍組織較小的情況下,做局部性治療,由於腫瘤組織具有血壓高與血黏性高的特性,腫瘤部位的給藥相對困難,超音波能夠產生空穴效應來提高組織通透性,進而增加化療或基因治療藥物進入腫瘤的含量,因此達到減少藥物劑量和降低藥物副作用的目的。另外,空穴效應造成氣泡塌陷,並對周圍產生高壓與高溫,這提供良好的熱裂解環境,導致活性氧化物的產生,最近的發展如高強度聚焦超聲,已經使用座前練腺癌的治療 。  


(圖三)前列腺癌是最常見的男性癌症,前列腺癌的標準治療可能導致許多不良副作用,如勃起功能障礙和尿失禁,因此醫學家們一直在尋找一種有效的治療局限性前列腺癌沒有這些副作用。高強度聚焦超聲,或HIFU  (High Intensity Focussed Ultrasound Treatment) ,是一個革命性的,微創放射治療的方式,可以用作治療患者局部前列腺癌,提供了去除癌症和保持良好的生活質量之間的平衡。



高強度聚焦超聲或高強度聚焦超聲的工作原理是利用精確聚焦超聲波,在2-3秒內提高前列腺組織的溫度至195華氏度。這種快速燒灼熱破壞靶癌組織中心,同時並不破壞癌組織以外的部分。



利用超音波治療的各項治療方式目前還在開發,希望不久的將來可在更多疾病上得以應用





參考資料

1.http://indicure.com.ng/treatmentinindia/wp-content/uploads/2013/03/hifu2.jpg

2.http://www.nuadamedical.co.uk/images/pc-HIFU200-diagram1.jpg

3.http://thefutureofthings.com/3805-ultrasound-activated-microbubbles-fight-cancer/

4.http://imaging.csmu.edu.tw/ezcatfiles/imaging/img/img/35/534000381.pdf

5.Katsuro Tachibana, Loreto B. Feril Jr., Yurika Ikeda-Dantsuji, Ultrasonics, 2008, 48, 253-259

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9.http://indicure.com.ng/treatmentinindia/high-intensity-focussed-ultrasound-treatment-hifu-for-prostate-cancer-treatment-in-india/




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