تبلیغات 
HIFU>> High Intensity Focalized Ultrasound | مقالات مهندسی پزشکی , آلتراسوند ,
حمله اولتراسوند به بافت های سرطانی
نویسندگان :
بهزاد یثربی عضو هیئت علمی دانشكده پزشكی دانشگاه آزاد تبریز ، اشكان لك زاده و نونا فربهی دانشجویان كارشناسی دانشكده مهندسی پزشكی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران
دانلود کامل مقاله :
http://www.iranbmemag.com/fa/issue/download.asp?t=tblarticle&f=file&i=218&n
سرطان به رشد كنترل نشده ی سلول های بخشی از بدن گفته می شود.این بیماری از سال ها پیش گریبانگیر بشر بوده است.در طی این سالها نظریه های متفاوتی در ارتباط با بیان علت ایجاد سرطان و روش های درمان این بیماری ارائه شده است.در سال های اخیر تعداد بیماران سرطانی به سرعت افزایش یافته و از طرف دیگر روش های درمانی جدید درصد موفقیت درمان را بهبود بخشیده است.این درمان ها در جهت اطمینان بیشتردردرمان،آسیب كمتر به بافت های سالم اطراف و كاهش احتمال بازگشت بیماری پیش رفته اند.
امروزه روش های رایج درمان سرطان جراحی ، رادیوتراپی و شیمی درمانی هستند . این روش ها یا به صورت جداگانه و یا به صورت تركیبی برای درمان سرطان در مراحل گوناگون پیشرفت بیماری مورد استفاده قرار می گیرند . این سه روش تهاجمی بوده و معمولا تكرار پذیر نیستند و همچنین عوارض جانبی زیادی دارند . یكی از روش های جدید برای درمان سرطان استفاده از امواج اولتراسوند كانونی با شدت بالاست .علت استفاده از امواج اولتراسوند در این متد توانایی عبور اولتراسوند از بافت بدون آسیب رساندن به آن می باشد.بنابراین این نوع درمان غیر تهاجمی بوده ومعمولا روی پوست تحت تابش و بافت های میانی دیگرتخریب كمی ایجاد می كند .
تعریف HIFU : (اولتراسوند كانونی با شدت بالا )
امواج اولترا سوند با شدت بیشتر از cm2 /watt 5 را امواج اولتراسوند باشدت بالامی گویند. اساس كار HIFU مانند اولتراسوند معمولی است
HIFU.می تواند بدون آسیب رساندن به بافت از میان آن عبور كند ولی اگر پرتوی اولتراسوند انرژی كافی داشته باشد ودر یك نقطه كوچك متمركز گردد،انرژی كه در آن حجم كانونی وجود دارد میتواند دما را تا حدی كه باعث نكروز انعقادی بافت شود بالا ببرد.در واقع HIFU این قابلیت را دارد كه در یك حجم دقیقا تعیین شده ،در فواصل گوناگون مبدل (Transducer) از بافت به وسیله اثر گرمایی یا Cavitation(كاویتاسیون)،نكروز سلولی ایجاد كند. این بافت نكروز شده،اصطلاحا Lesion نامیده میشود،این پدیده به گونه ای رخ میدهد كه دربافت های اطراف،كمترین آسیب ایجاد می شود. در واقع مكانیزم عمل این امواج یا با تولید حفره های صوتی (حباب های میكروسكوپی هوا)همراه است كه به تخریب ومرگ سلولهای سرطانی منجر میشود و یا با افزایش درجه حرارات بالاتر از حد آستانه ای ،منجر به مرگ سلولهای بافتی میشود.HIFU یكی از روش های مناسب برای درمان به روش هایپرترمی است . در روشهای هایپرترمی برای ایجاد نكروز سلولی دما را به مدت 60 دقیقه درمحدوده ی 43-42 * درجه سانتیگراد ثابت نگه می دارند،ولی با استفاده از HIFU می توان دما را درمدت زمان بسیار كوتاه (چند ثانیه) تا حتی بالاتر از حد آستانه برای ایجاد همان اثرافزایش داد وبه خاطر همین زمان كوتاه جریان خون كمترین اثر را در كاهش دمای منطقه كانونی گذاشته و درمان را مطمئن ترمی سازد.احتمال آسیب رسیدن به بافت های سالم نیز كاهش می یابد.
استفاده از HIFU در درمان با نام های جراحی با اولتراسوند كانونی (FUS) تخریب سلولی با اولتراسوند Ultrasound Ablation)) و Pyrotherapy نیز شناخته می شود.
تاریخچه ی HIFU :
در سال 1927 WOOD و LOOMIS توانایی اولترا سوند برای ایجاد تغییرات بیولوژیكی روی بافت را نشان دادند .اولین گزارش در مورد استفاده از اولتراسوند در درمان سرطان در 1933نوشته شد كه البته در آن ذكر شده كه اولتراسوند تاثیری در درمان سرطان نداشته است،اولین كاری كه در مورد توانایی های HIFU به چاپ رسید،در سال 1942توسط ویلیام فرای بود .اودر سال 1950توانست Lesion هایی در عمق مغز گربه و میمون ایجاد كند بعد از آن فرانك فرای،موفق به درمان بیماران مبتلا به پاركینسون وبعضی بیماری های عصبی دیگر شد. با اینكه نتایج خوبی دراین آزمایش ها حاصل شد، ولی به دلیل معرفی نوعی از داروها برای درمان پاركینسون در آن زمان،زیاد مورد توجه قرار نگرفت.همچنین در زمینه چشم پزشكی موفقیت هایی حاصل شد. از جمله درمان آب سیاه و درمان جدایی شبكیه اما دراین موردپاورقی:(فاصله كمی بین دمای سمی (بالاتر از 42 درجه ی سانتی گراد) و دمای غیر سمی (پایین از 41.8 درجه سانتی گراد) برای سلول وجود دارد به همین دلیل در روش های گوناگون هایپرترمی به جزء HIFU ، مانیتورینگ هم زمان دما ضروری است.)
نیز استفاده از اولترا سوند كانونی با گسترش كاربرد لیزردرچشم پزشكی به طرز چشمگیری كاهش یافت.
در سال1956بورف " BUROV " اثرات HIFU را دردرمان سرطان بررسی كردوبه نتایج مهمی نیز دست یافت.در سالهای بعد از آن مطالعات فراوانی روی اثرات اولتراسوند در بافت انجام گرفت وویژگیهای خاص هدایت وتنظیم اولترا سوند كانونی ومدهای (حالت های)مختلف برای تخریب بافت در دهه های 70و80مورد بررسی قرار گرفتند.در ادامه تحقیقاتی بر روی تابش HIFU به تومورها انجام گرفت . این تحقیقات تا حدی پیش رفت كه امروزه HIFU در اروپا برای درمان سرطان هایی نظیر پروستات ،به صورت یك روش درمانی روتین به كار گرفته می شود .
توجه به FUS در زمینه اورولوژی در سالهای اخیر افزایش یافته است . HIFU برای درمان BPH (بزرگی خوش خیم پروستات) وهمچنین درمان تومورهای كبد،كلیه،پروستات،مجاری ادرار،بیضه،مغز،سینه ، استخوان و تومورهای سطحی مثانه وریه ،مورد بررسی قرار گرفته است.
مكانیزم درمان :
تاثیرات اولتراسوند روی بافت سرطانی به صورت آثار گرمایی و كاویتاسیون آشكار می شود .
در توضیح اثر گرمایی می توان موارد زیر را ذكر كرد :
انرژی كه یك موج اولترا سوند با خود حمل می كند ،باعبور از بافت تضعیف می شود ،این تضعیف در اثر جذب آكوستیكی (صوتی) وپدیده پخش (Scattering) است.جذب آكوستیكی باعث افزایش دما در بافت می شود .گرچه در عمل جذب80-60درصد كل تضعیف را تشكیل میدهد. و بقیه مربوط به پدیده ی پخش است .
كاویتاسیون كه یكی از اثرات غیر گرمایی اولترا سوند است تا حدودی پیچیده و غیر قابل پیش بینی است اما نتیجه ی آن مانند اثر گرمایی نكروز سلولی است.اولتراسوند موجب لرزش بافت شده و در ساختار سلول تراكم وانبساط ایجاد می كند .در طول مدت انبساط در مایعات سلولی ، گاز می تواند به صورت حباب هایی از محلول خارج شود.این حباب ها پس از تشكیل یا به سرعت از بین می روند ،یا بزرگ تر شده و باعث ایجاد فشارهای مكانیكی و تولید دمای 2000تا 5000 درجه كلوین در محیط های میكروسكوپی می شوند.كاویتاسیون به عواملی مانند طول پالس ،فركانس وشدت وابسته است.
در دمای بالاتر از 56درجه سانتیگراد(تنها به مدت 1ثانیه)در سلول ها سمیت گرمایی اتفاق افتاده وباعث ایجاد نكروز انعقادی ومرگ سلولی بازگشت ناپذیر در بافت مورد نظر میشود.با كاهش زمان تابش ،جریان خون توانایی كاهش دمای حجم كانونی گرم شده را ندارد .در شیوه هایپرترمی با HIFU ،در طول درمان،دما در حجم كانونی در تابشهای كمتر از 3ثانیه به60تا80درجه سانتیگراد می رسدكه باعث مرگ سلولی موثر وچشمگیری در آن ناحیه می شود.حجم بخش كانونی به صورت بیضوی با قطر mm 2-1و طول cm2-1در راستای محور تابش است.
مشخصات فنی دستگاه :
تعداد زیادی از دستگاههای HIFU در مطالعات آزمایشگاهی استفاده شده است اما تعداد كمی از این دستگاه ها به صورت رایج استفاده كلینیكی دارند.دستگاه هایHIFU به دو دسته ی كلی تقسیم می شوند :
خارج بدنی (extracorporeal) و داخل ركتومی (transrectal) .
دستگاه خارج بدنی برای هدف قراردادن بسیاری از اندام ها به كار رفته است . این دستگاه ها اصولا فاصله ی كانونی بزرگ تری نسبت به دستگاه های ترانس ركتال دارند . به همین دلیل معمولا ترانسدیو سرهای آنها ابعاد بزرگ تری دارند (به جز دستگاه های مورد استفاده در چشم پزشكی) و با فركانس پایین ترو شدت بالاتری نسبت به دستگاه های مشابه ترانس ركتال كار می كنند به این دلیل كه با كاهش فركانس امواج اولتراسوند نفوذ پذیری آن بیشتر می شود . دستگاه های ترانس ركتال برای درمان بیماری های پروستات به كار می رود . مدل ساخت ter Haar كه یك نمونه اولیه از دستگاه های خارج بدنی بود یك لید كروی دارد و پیزو الكتریك آن از جنسPZT با قطر cm10 و فاصله ی كانونی cm 15 می باشد . این دستگاه در فركانس MHZ 1.7 كار می كند و شدت آن از cm2/ w 1000 تا cm2/w 4660 قابل تنظیم است . دستگاه خارجی دیگری كه در چین طراحی و ساخته شده (changqing co) از یك ترانسدیوسر PZTبا قطر cm 12 و فاصله كانونی cm 16 - 10 استفاده می كند . كه می تواند در فركانس MHZ 0.8 یا MHZ1.6 كار می كند . در داخل آن نیز یك اسكنر تشخیصی MHZ 3.5 جای گرفته است .
دستگاه ترانس ركتال مدل(Sonablate Focal Surgery Milpitas ca) از یك ترانسدیوسر MHZ4 با پیزوالكتریكPZT هم برای تصویربرداری و هم برای درمان استفاده می كند .فاصله ی كانونی آن می تواند cm3 و cm 3.5 و یا cm4 باشد و شدت در كانون بسته به فاصله ی كانونی بین 1680 تا cm2/w 2000 است .
مانیتورینگ درمان :
یك فاكتور مهم در استفاده های بالینی از HIFU توانایی مانیتورینگ درمان است . در حال حاضر از دو شیوه برای رسیدن به این منظور استفاده می شود :
اولتراسوند تشخیصی MRI , real - time
هنگامی كه از اولتراسوند برای هدایت درمان استفاده می شود دو ترانسدیوسر تشخیصی و درمانی روی یكدیگر به گونه ای ثابت شده اند كه كانون هایشان روی هم قرار گیرد . پس از ردیابی مكان تومور به وسیله ی ترانسدیوسر تشخیصی درمان با ترانسدیوسر درمانی آغازمی شود .تمام مراحل درمان در تصاویر تشخیصی بصورت مقیاس خاكستری (gray scale) قابل مشاهده است .
MRI از تصاویری با كیفیت بالا برخوردار بوده اما قیمت آن بیشتر است . ایجاد ارتباط بین تصاویر MR با اولتر اسوند كانونی نیز كند و پیچیده تر از تصویربرداری با اولتراسوند است . اولتراسوند تشخیصی مزایای ارزان بودن و در دسترس بودن را دارد و همچنین مدت زمان درمان به كمك آن كوتاه تر است. ایراد این سیستم این است كه كیفیت تصویر ممكن است كمتر از حد اپیتم باشد .اولتراسوند تشخیصی در بخش هایی كه استخوان یا احشاء پرشده از هوا وجود دارند دچار مشكل می شود . البته این مشكل می تواند یك مزیت برای سیستم باشد به گونه ای كه از تابش اولتراسوند درمانی به این مناطق جلوگیری می شود.
دیگر روش های تصویر برداری برای درمان با HIFU مانند الاستوگرافی (MRE) در حال گسترش هستند ولی هیچ كدام هنوز مورد استفاده كلینیكی قرار نگرفته اند .
انواع سرطان هایی كه با HIFU درمان می شوند:
* سرطان پروستات : HIFU در اروپا بصورت یك روش رایج درمانی و كلینیكی در درمان BPH و COP (سرطان پروستات) استفاده می شود . دراین شیوه پروب را ازركتوم وارد بدن بیمار می كنند و با استفاده از یك دستگاه ترانس ركتال پروستات را چندین بار تا نابودی كامل تومور هدف قرار می دهند .
* سرطان كبد : به دلیل شا یع بودن این نوع سرطان درمان های زیادی در این زمینه پیشنهاد شده ودر راستای آن HIFU نیز به دلیل غیرتهاجمی بودن بسیارمورد توجه وآزمایش قرار گرفته است . كل زمان درمان از 1 ساعت برای تومورهای سطحی 2سانتی متری تا 5 ساعت یا بیشتر برای تومور های 10 سانتی متری متغیر بوده است . HIFU هم اكنون در چین بعنوان یك روش درمانی برای سرطان كبد پذیرفته شده است .
البته در مجموع موارد انسانی كمی با HIFU درمان شده اند و بیشتر آزمایشا ت روی حیوانات ا نجام یافته است.روش اصلی درمان كما كان جراحی است اگر چه در صد بازماندگان این بیماری بعد از جراحی تنها 30-25در صد تا 5 سال بعد از عمل می باشد .
* سرطان مثانه : سرطان سطحی مثانه یكی از مواردی است كه برای درمان با HIFU خارجی مناسب شناخته شده است .اولتراسوند تشخیصی روش جایگزین سیستوسكوپی شده است و اگر بتواند با HIFU همراه شود مشكل روش تهاجمی سیستوسكوپی را نخواهد داشت .در مقایسه ی نتایج موفقیت آمیز آزمایش های بالینی انجام شده كه قابل رقابت با روش های درمانی رایج است ، HIFU به زمانی بیشتر و بیهوشی موضعی نیاز دارد .در نتیجه این روش هنوز بعنوان یك روش مناسب تر معرفی نشده است .
*سرطان كلیه : مطالعات زیادی در حیوانات كوچك انجام شده كه در آنها قسمت های بزرگ شده ی خوش خیم و بد خیم در كلیه تخریب شده اند و همچنین در بعضی از آزمایشات نیز كلیه ی سالم و طبیعی حیوانات بزرگ هدف قرار گرفته اند . گرچه آزمایشات بالینی محدود و در سطح مقدماتی بوده اما دقت و ضریب اطمینان این تكنیك با توجه به پیشرفت های تكنولوژیكی در حال افزایش است . در چین تومورهای كلیوی در اندازه هایcm13-3درمان شده اند .
*سرطان سینه : HIFU در چین یك روش درمانی تایید شده برای درمان سرطان سینه است . در دیگركشورها نیز تحقیقاتی صورت گرفته است .
*سرطان استخوان : HIFU درچین برای درمان سرطان استخوان نیز به عنوان یك روش درمانی پذیرفته شده است .
در مورد سرطان های دیگر تحقیقات بسیار محدود بوده است . HIFU همچنین برای تسكین درد در بیماران مبتلا به سرطان های پیشرفته مثل سرطان پانكراس (لوزالمعده) نیز به كار رفته و نتایج خوبی حاصل شده است .
علیرغم تحقیقات ارزشمندی كه در زمینه ی HIFU انجام شده ، استفاده از آن به عنوان یك وسیله ی جراحی غیر تهاجمی در بسیاری از موارد هنوز در مرحله ی مقدماتی خود قرار دارد . اما به نظر می رسد كه محدوده ی بیماری های قابل درمان با HIFU بسیار وسیع باشد و با توجه به تحقیقات انجام شده و پیشرفت های حاصل شده در سال های اخیر HIFU در آینده می تواند نقش مهمی در درمان سرطان ایفا كند.
رفرنس:
1)High intensity focused ultrasound:surgery of the future?.British Journal of Radiology(2003)76,590-599
2)Therapeutic ultrasound.European Journal of Radiology.volume 9,issue1,march 1999,3-9
3)Therapeutic applications of ultrasound. Progress in Biophysics and Molecular Biology. Article in Press, Corrected Proof( 2006 )
4) Contrast-agent-enhanced ultrasound thermal ablation. Ultrasound in Medicine & Biology Volume 32, Issue 7 , July 2006, Pages 1103-11 SITES:5)www.sciencedirect.com
6)www.cancer.org نویسندگان:بهزاد یثربی عضو هیئت علمی دانشكده پزشكی دانشگاه آزاد تبریز ، اشكان لك زاده و نونا فربهی دانشجویان كارشناسی دانشكده مهندسی پزشكی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران
كلمات كلیدی : HIFU , FUS , Ultrasound Ablation , Pyrotherapy , Cancer
نویسندگان :
بهزاد یثربی عضو هیئت علمی دانشكده پزشكی دانشگاه آزاد تبریز ، اشكان لك زاده و نونا فربهی دانشجویان كارشناسی دانشكده مهندسی پزشكی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران
دانلود کامل مقاله :
http://www.iranbmemag.com/fa/issue/download.asp?t=tblarticle&f=file&i=218&n
سرطان به رشد كنترل نشده ی سلول های بخشی از بدن گفته می شود.این بیماری از سال ها پیش گریبانگیر بشر بوده است.در طی این سالها نظریه های متفاوتی در ارتباط با بیان علت ایجاد سرطان و روش های درمان این بیماری ارائه شده است.در سال های اخیر تعداد بیماران سرطانی به سرعت افزایش یافته و از طرف دیگر روش های درمانی جدید درصد موفقیت درمان را بهبود بخشیده است.این درمان ها در جهت اطمینان بیشتردردرمان،آسیب كمتر به بافت های سالم اطراف و كاهش احتمال بازگشت بیماری پیش رفته اند.
امروزه روش های رایج درمان سرطان جراحی ، رادیوتراپی و شیمی درمانی هستند . این روش ها یا به صورت جداگانه و یا به صورت تركیبی برای درمان سرطان در مراحل گوناگون پیشرفت بیماری مورد استفاده قرار می گیرند . این سه روش تهاجمی بوده و معمولا تكرار پذیر نیستند و همچنین عوارض جانبی زیادی دارند . یكی از روش های جدید برای درمان سرطان استفاده از امواج اولتراسوند كانونی با شدت بالاست .علت استفاده از امواج اولتراسوند در این متد توانایی عبور اولتراسوند از بافت بدون آسیب رساندن به آن می باشد.بنابراین این نوع درمان غیر تهاجمی بوده ومعمولا روی پوست تحت تابش و بافت های میانی دیگرتخریب كمی ایجاد می كند .
تعریف HIFU : (اولتراسوند كانونی با شدت بالا )
امواج اولترا سوند با شدت بیشتر از cm2 /watt 5 را امواج اولتراسوند باشدت بالامی گویند. اساس كار HIFU مانند اولتراسوند معمولی است
HIFU.می تواند بدون آسیب رساندن به بافت از میان آن عبور كند ولی اگر پرتوی اولتراسوند انرژی كافی داشته باشد ودر یك نقطه كوچك متمركز گردد،انرژی كه در آن حجم كانونی وجود دارد میتواند دما را تا حدی كه باعث نكروز انعقادی بافت شود بالا ببرد.در واقع HIFU این قابلیت را دارد كه در یك حجم دقیقا تعیین شده ،در فواصل گوناگون مبدل (Transducer) از بافت به وسیله اثر گرمایی یا Cavitation(كاویتاسیون)،نكروز سلولی ایجاد كند. این بافت نكروز شده،اصطلاحا Lesion نامیده میشود،این پدیده به گونه ای رخ میدهد كه دربافت های اطراف،كمترین آسیب ایجاد می شود. در واقع مكانیزم عمل این امواج یا با تولید حفره های صوتی (حباب های میكروسكوپی هوا)همراه است كه به تخریب ومرگ سلولهای سرطانی منجر میشود و یا با افزایش درجه حرارات بالاتر از حد آستانه ای ،منجر به مرگ سلولهای بافتی میشود.HIFU یكی از روش های مناسب برای درمان به روش هایپرترمی است . در روشهای هایپرترمی برای ایجاد نكروز سلولی دما را به مدت 60 دقیقه درمحدوده ی 43-42 * درجه سانتیگراد ثابت نگه می دارند،ولی با استفاده از HIFU می توان دما را درمدت زمان بسیار كوتاه (چند ثانیه) تا حتی بالاتر از حد آستانه برای ایجاد همان اثرافزایش داد وبه خاطر همین زمان كوتاه جریان خون كمترین اثر را در كاهش دمای منطقه كانونی گذاشته و درمان را مطمئن ترمی سازد.احتمال آسیب رسیدن به بافت های سالم نیز كاهش می یابد.
استفاده از HIFU در درمان با نام های جراحی با اولتراسوند كانونی (FUS) تخریب سلولی با اولتراسوند Ultrasound Ablation)) و Pyrotherapy نیز شناخته می شود.
تاریخچه ی HIFU :
در سال 1927 WOOD و LOOMIS توانایی اولترا سوند برای ایجاد تغییرات بیولوژیكی روی بافت را نشان دادند .اولین گزارش در مورد استفاده از اولتراسوند در درمان سرطان در 1933نوشته شد كه البته در آن ذكر شده كه اولتراسوند تاثیری در درمان سرطان نداشته است،اولین كاری كه در مورد توانایی های HIFU به چاپ رسید،در سال 1942توسط ویلیام فرای بود .اودر سال 1950توانست Lesion هایی در عمق مغز گربه و میمون ایجاد كند بعد از آن فرانك فرای،موفق به درمان بیماران مبتلا به پاركینسون وبعضی بیماری های عصبی دیگر شد. با اینكه نتایج خوبی دراین آزمایش ها حاصل شد، ولی به دلیل معرفی نوعی از داروها برای درمان پاركینسون در آن زمان،زیاد مورد توجه قرار نگرفت.همچنین در زمینه چشم پزشكی موفقیت هایی حاصل شد. از جمله درمان آب سیاه و درمان جدایی شبكیه اما دراین موردپاورقی:(فاصله كمی بین دمای سمی (بالاتر از 42 درجه ی سانتی گراد) و دمای غیر سمی (پایین از 41.8 درجه سانتی گراد) برای سلول وجود دارد به همین دلیل در روش های گوناگون هایپرترمی به جزء HIFU ، مانیتورینگ هم زمان دما ضروری است.)
نیز استفاده از اولترا سوند كانونی با گسترش كاربرد لیزردرچشم پزشكی به طرز چشمگیری كاهش یافت.
در سال1956بورف " BUROV " اثرات HIFU را دردرمان سرطان بررسی كردوبه نتایج مهمی نیز دست یافت.در سالهای بعد از آن مطالعات فراوانی روی اثرات اولتراسوند در بافت انجام گرفت وویژگیهای خاص هدایت وتنظیم اولترا سوند كانونی ومدهای (حالت های)مختلف برای تخریب بافت در دهه های 70و80مورد بررسی قرار گرفتند.در ادامه تحقیقاتی بر روی تابش HIFU به تومورها انجام گرفت . این تحقیقات تا حدی پیش رفت كه امروزه HIFU در اروپا برای درمان سرطان هایی نظیر پروستات ،به صورت یك روش درمانی روتین به كار گرفته می شود .
توجه به FUS در زمینه اورولوژی در سالهای اخیر افزایش یافته است . HIFU برای درمان BPH (بزرگی خوش خیم پروستات) وهمچنین درمان تومورهای كبد،كلیه،پروستات،مجاری ادرار،بیضه،مغز،سینه ، استخوان و تومورهای سطحی مثانه وریه ،مورد بررسی قرار گرفته است.
مكانیزم درمان :
تاثیرات اولتراسوند روی بافت سرطانی به صورت آثار گرمایی و كاویتاسیون آشكار می شود .
در توضیح اثر گرمایی می توان موارد زیر را ذكر كرد :
انرژی كه یك موج اولترا سوند با خود حمل می كند ،باعبور از بافت تضعیف می شود ،این تضعیف در اثر جذب آكوستیكی (صوتی) وپدیده پخش (Scattering) است.جذب آكوستیكی باعث افزایش دما در بافت می شود .گرچه در عمل جذب80-60درصد كل تضعیف را تشكیل میدهد. و بقیه مربوط به پدیده ی پخش است .
كاویتاسیون كه یكی از اثرات غیر گرمایی اولترا سوند است تا حدودی پیچیده و غیر قابل پیش بینی است اما نتیجه ی آن مانند اثر گرمایی نكروز سلولی است.اولتراسوند موجب لرزش بافت شده و در ساختار سلول تراكم وانبساط ایجاد می كند .در طول مدت انبساط در مایعات سلولی ، گاز می تواند به صورت حباب هایی از محلول خارج شود.این حباب ها پس از تشكیل یا به سرعت از بین می روند ،یا بزرگ تر شده و باعث ایجاد فشارهای مكانیكی و تولید دمای 2000تا 5000 درجه كلوین در محیط های میكروسكوپی می شوند.كاویتاسیون به عواملی مانند طول پالس ،فركانس وشدت وابسته است.
در دمای بالاتر از 56درجه سانتیگراد(تنها به مدت 1ثانیه)در سلول ها سمیت گرمایی اتفاق افتاده وباعث ایجاد نكروز انعقادی ومرگ سلولی بازگشت ناپذیر در بافت مورد نظر میشود.با كاهش زمان تابش ،جریان خون توانایی كاهش دمای حجم كانونی گرم شده را ندارد .در شیوه هایپرترمی با HIFU ،در طول درمان،دما در حجم كانونی در تابشهای كمتر از 3ثانیه به60تا80درجه سانتیگراد می رسدكه باعث مرگ سلولی موثر وچشمگیری در آن ناحیه می شود.حجم بخش كانونی به صورت بیضوی با قطر mm 2-1و طول cm2-1در راستای محور تابش است.
مشخصات فنی دستگاه :
تعداد زیادی از دستگاههای HIFU در مطالعات آزمایشگاهی استفاده شده است اما تعداد كمی از این دستگاه ها به صورت رایج استفاده كلینیكی دارند.دستگاه هایHIFU به دو دسته ی كلی تقسیم می شوند :
خارج بدنی (extracorporeal) و داخل ركتومی (transrectal) .
دستگاه خارج بدنی برای هدف قراردادن بسیاری از اندام ها به كار رفته است . این دستگاه ها اصولا فاصله ی كانونی بزرگ تری نسبت به دستگاه های ترانس ركتال دارند . به همین دلیل معمولا ترانسدیو سرهای آنها ابعاد بزرگ تری دارند (به جز دستگاه های مورد استفاده در چشم پزشكی) و با فركانس پایین ترو شدت بالاتری نسبت به دستگاه های مشابه ترانس ركتال كار می كنند به این دلیل كه با كاهش فركانس امواج اولتراسوند نفوذ پذیری آن بیشتر می شود . دستگاه های ترانس ركتال برای درمان بیماری های پروستات به كار می رود . مدل ساخت ter Haar كه یك نمونه اولیه از دستگاه های خارج بدنی بود یك لید كروی دارد و پیزو الكتریك آن از جنسPZT با قطر cm10 و فاصله ی كانونی cm 15 می باشد . این دستگاه در فركانس MHZ 1.7 كار می كند و شدت آن از cm2/ w 1000 تا cm2/w 4660 قابل تنظیم است . دستگاه خارجی دیگری كه در چین طراحی و ساخته شده (changqing co) از یك ترانسدیوسر PZTبا قطر cm 12 و فاصله كانونی cm 16 - 10 استفاده می كند . كه می تواند در فركانس MHZ 0.8 یا MHZ1.6 كار می كند . در داخل آن نیز یك اسكنر تشخیصی MHZ 3.5 جای گرفته است .
دستگاه ترانس ركتال مدل(Sonablate Focal Surgery Milpitas ca) از یك ترانسدیوسر MHZ4 با پیزوالكتریكPZT هم برای تصویربرداری و هم برای درمان استفاده می كند .فاصله ی كانونی آن می تواند cm3 و cm 3.5 و یا cm4 باشد و شدت در كانون بسته به فاصله ی كانونی بین 1680 تا cm2/w 2000 است .
مانیتورینگ درمان :
یك فاكتور مهم در استفاده های بالینی از HIFU توانایی مانیتورینگ درمان است . در حال حاضر از دو شیوه برای رسیدن به این منظور استفاده می شود :
اولتراسوند تشخیصی MRI , real - time
هنگامی كه از اولتراسوند برای هدایت درمان استفاده می شود دو ترانسدیوسر تشخیصی و درمانی روی یكدیگر به گونه ای ثابت شده اند كه كانون هایشان روی هم قرار گیرد . پس از ردیابی مكان تومور به وسیله ی ترانسدیوسر تشخیصی درمان با ترانسدیوسر درمانی آغازمی شود .تمام مراحل درمان در تصاویر تشخیصی بصورت مقیاس خاكستری (gray scale) قابل مشاهده است .
MRI از تصاویری با كیفیت بالا برخوردار بوده اما قیمت آن بیشتر است . ایجاد ارتباط بین تصاویر MR با اولتر اسوند كانونی نیز كند و پیچیده تر از تصویربرداری با اولتراسوند است . اولتراسوند تشخیصی مزایای ارزان بودن و در دسترس بودن را دارد و همچنین مدت زمان درمان به كمك آن كوتاه تر است. ایراد این سیستم این است كه كیفیت تصویر ممكن است كمتر از حد اپیتم باشد .اولتراسوند تشخیصی در بخش هایی كه استخوان یا احشاء پرشده از هوا وجود دارند دچار مشكل می شود . البته این مشكل می تواند یك مزیت برای سیستم باشد به گونه ای كه از تابش اولتراسوند درمانی به این مناطق جلوگیری می شود.
دیگر روش های تصویر برداری برای درمان با HIFU مانند الاستوگرافی (MRE) در حال گسترش هستند ولی هیچ كدام هنوز مورد استفاده كلینیكی قرار نگرفته اند .
انواع سرطان هایی كه با HIFU درمان می شوند:
* سرطان پروستات : HIFU در اروپا بصورت یك روش رایج درمانی و كلینیكی در درمان BPH و COP (سرطان پروستات) استفاده می شود . دراین شیوه پروب را ازركتوم وارد بدن بیمار می كنند و با استفاده از یك دستگاه ترانس ركتال پروستات را چندین بار تا نابودی كامل تومور هدف قرار می دهند .
* سرطان كبد : به دلیل شا یع بودن این نوع سرطان درمان های زیادی در این زمینه پیشنهاد شده ودر راستای آن HIFU نیز به دلیل غیرتهاجمی بودن بسیارمورد توجه وآزمایش قرار گرفته است . كل زمان درمان از 1 ساعت برای تومورهای سطحی 2سانتی متری تا 5 ساعت یا بیشتر برای تومور های 10 سانتی متری متغیر بوده است . HIFU هم اكنون در چین بعنوان یك روش درمانی برای سرطان كبد پذیرفته شده است .
البته در مجموع موارد انسانی كمی با HIFU درمان شده اند و بیشتر آزمایشا ت روی حیوانات ا نجام یافته است.روش اصلی درمان كما كان جراحی است اگر چه در صد بازماندگان این بیماری بعد از جراحی تنها 30-25در صد تا 5 سال بعد از عمل می باشد .
* سرطان مثانه : سرطان سطحی مثانه یكی از مواردی است كه برای درمان با HIFU خارجی مناسب شناخته شده است .اولتراسوند تشخیصی روش جایگزین سیستوسكوپی شده است و اگر بتواند با HIFU همراه شود مشكل روش تهاجمی سیستوسكوپی را نخواهد داشت .در مقایسه ی نتایج موفقیت آمیز آزمایش های بالینی انجام شده كه قابل رقابت با روش های درمانی رایج است ، HIFU به زمانی بیشتر و بیهوشی موضعی نیاز دارد .در نتیجه این روش هنوز بعنوان یك روش مناسب تر معرفی نشده است .
*سرطان كلیه : مطالعات زیادی در حیوانات كوچك انجام شده كه در آنها قسمت های بزرگ شده ی خوش خیم و بد خیم در كلیه تخریب شده اند و همچنین در بعضی از آزمایشات نیز كلیه ی سالم و طبیعی حیوانات بزرگ هدف قرار گرفته اند . گرچه آزمایشات بالینی محدود و در سطح مقدماتی بوده اما دقت و ضریب اطمینان این تكنیك با توجه به پیشرفت های تكنولوژیكی در حال افزایش است . در چین تومورهای كلیوی در اندازه هایcm13-3درمان شده اند .
*سرطان سینه : HIFU در چین یك روش درمانی تایید شده برای درمان سرطان سینه است . در دیگركشورها نیز تحقیقاتی صورت گرفته است .
*سرطان استخوان : HIFU درچین برای درمان سرطان استخوان نیز به عنوان یك روش درمانی پذیرفته شده است .
در مورد سرطان های دیگر تحقیقات بسیار محدود بوده است . HIFU همچنین برای تسكین درد در بیماران مبتلا به سرطان های پیشرفته مثل سرطان پانكراس (لوزالمعده) نیز به كار رفته و نتایج خوبی حاصل شده است .
علیرغم تحقیقات ارزشمندی كه در زمینه ی HIFU انجام شده ، استفاده از آن به عنوان یك وسیله ی جراحی غیر تهاجمی در بسیاری از موارد هنوز در مرحله ی مقدماتی خود قرار دارد . اما به نظر می رسد كه محدوده ی بیماری های قابل درمان با HIFU بسیار وسیع باشد و با توجه به تحقیقات انجام شده و پیشرفت های حاصل شده در سال های اخیر HIFU در آینده می تواند نقش مهمی در درمان سرطان ایفا كند.
رفرنس:
1)High intensity focused ultrasound:surgery of the future?.British Journal of Radiology(2003)76,590-599
2)Therapeutic ultrasound.European Journal of Radiology.volume 9,issue1,march 1999,3-9
3)Therapeutic applications of ultrasound. Progress in Biophysics and Molecular Biology. Article in Press, Corrected Proof( 2006 )
4) Contrast-agent-enhanced ultrasound thermal ablation. Ultrasound in Medicine & Biology Volume 32, Issue 7 , July 2006, Pages 1103-11 SITES:5)www.sciencedirect.com
6)www.cancer.org نویسندگان:بهزاد یثربی عضو هیئت علمی دانشكده پزشكی دانشگاه آزاد تبریز ، اشكان لك زاده و نونا فربهی دانشجویان كارشناسی دانشكده مهندسی پزشكی دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران
كلمات كلیدی : HIFU , FUS , Ultrasound Ablation , Pyrotherapy , Cancer
|+|
نظرات
()
نوشته شده توسط سایت جامع مهندسی پزشکی
