关于超声波

超声大家都很熟悉。我们最常见的就是去医院的超声科做影像检查。但超声的作用可不止进行成像。超声是指频率超过人耳可听到的最高阈值20kHZ的声波。它方向性好，反射力强，利用超声聚焦透镜可以像光一样进行聚焦，产生超强聚焦超声（HIRF）。超强聚焦超声还可以产生神奇的空化现象——超声波引起水中压力的起伏变化，产生负压，水中的空气核在负压的作用下长大可形成几十纳米到肉眼可见的空化气泡。气泡崩溃释放能量可形成局部高温，高压，微射流冲击波等现象。水滴穿石、超声清洗都是这些空化微泡内爆造成。在生物医学上，这种超声空化气泡也可以实现对生物组织的消融。

美国密歇根大学生物医学工程系徐蓁教授是最早将超声空化微泡用于生物医学组织消融的研究者之一，并将其命名为超声组织消融术（histotripsy）。Histotripsy是一种非侵入式、非电离和非热蚀的力学消蚀技术。它利用微秒持续时间的、低占空比的高压强超声脉冲透过体表在目标组织部位产生空化微气泡。微气泡的迅速膨胀和破裂所产生的高度应变会破坏目标部位的细胞结构，使之成为脱细胞化的液态匀浆。液态匀浆后期可以被正常组织吸收或代谢掉，消融于“无形“，”这样便能以毫米精度来实现目标组织的“摧毁”。由于超声脉冲的低占空比（脉冲时间/总治疗时间<< 1%），这一技术不会对其他外围组织或器官造成非必要的热损伤。而且，目前还可以利用超声成像来进行实时的诊疗引导，利用磁共振成像来实现术后跟踪观察。在以往的研究中，他们利用该技术已经在动物模型（猪和大鼠）中实现了非癌性肝组织的非侵入式的消蚀。

本期BME Frontiers报道了徐蓁教授及其合作者利用超声组织切除术实现大鼠原位肝肿瘤的消融治疗。该研究采用部分和完全消蚀肝肿瘤的思路，利用超声组织消融术Histotripsy对原位肿瘤进行了治疗处理，并使用磁共振成像对术后部位进行了长达三个月的每周定期观察。观察结果表明， 93.3%（14/15）的大鼠肿瘤治疗后两个月内缩小到完全消除，3个月后无复发，且无证据表明组织切除对其他非目标组织造成了损伤。在15只治疗大鼠中有6只大鼠只做了50-75%局部肿瘤消融，这其中5只大鼠治疗后也达到了肿瘤完全消除，可能是由于超声组织消融术引起的自身免疫反应。