超声波疗法成医学领域“多面手”

本文转自：科技日报

图为研究人员正在进行超声波治疗帕金森病的试验。

图片来源：加拿大日溪健康科学中心

【科技创新世界潮】

◎本报记者 刘 霞

超声波扫描检查是人们最熟悉的一种妊娠期使用的非侵入性成像技术。据英国《新科学家》杂志网站报道，科学家们正在开展多项临床试验，将超声波作为治疗各种疾病的强大新工具，从摧毁癌症肿瘤到消除身体脂肪，从缓解背痛到对抗抑郁等。

应用多多

超声波指20千赫以上的高频声波，被广泛用于医学成像，但它的潜能远不止于此。

早在20世纪40年代和50年代，美国伊利诺伊大学的威廉·弗莱和弗兰西斯·弗莱就发现超声波也可作为手术工具。兄弟俩开发了一种设备，可将超声波从多个方向聚焦到组织内某个点上，由此产生的局部热量破坏了目标部位的细胞，同时使周围组织免受伤害。

20世纪60年代初，弗莱兄弟等人开始使用高强度聚焦超声（HIFU）来靶向并破坏人脑中不健康的组织，以治疗帕金森病相关症状，并取得了一些成功。20世纪后期，研究人员开始探索HIFU能否摧毁动物和人的肿瘤，并开始在眼科手术中使用它。

如今，除了用于治疗前列腺癌等各种癌症，还有证据表明HIFU可用于治疗背痛以及肥胖症。

治疗抑郁

HIFU是非侵入性的，可精确地击中目标，这种精确性使它能在大脑研究中“大显身手”。例如，靶向大脑边缘系统（在处理情绪中发挥作用）的HIFU可帮助治疗强迫症。

20世纪50年代末，弗莱兄弟发现，调低超声波强度时，可在不破坏细胞的情况下改变细胞的行为方式。如将低强度聚焦超声（LIFU）应用于猫的大脑中与视觉有关的区域，会暂时降低其对光的反应能力。2010年，美国亚利桑那州立大学威廉姆·泰勒团队发现LIFU可在不植入电极的情况下精准刺激大脑区域的神经元。

研究人员还利用LIFU调整脑细胞的行为，开展了治疗抑郁、焦虑、癫痫等一系列疾病的临床试验。

对抗脑癌

超声波不仅可用来操纵细胞，还可用来打开血脑屏障。

血脑屏障会防止血液中的病原体进入神经组织，也会将约98%的药物挡在大脑之外，因此影响了癌症和阿尔茨海默病的治疗。

为此，研究人员将0.5到1微米宽的充满空气（或其他气体）的气泡注入血液，在气泡通过大脑血管时使用LIFU使其破裂，产生的冲击波会暂时破坏血脑屏障，使药物等进入脑组织。

2015年，加拿大多伦多桑尼·布鲁克研究所尼尔·利普斯曼团队首次使用该技术打开了人体血脑屏障；美国亚利桑那州立大学杰夫瑞·科道尔团队正致力于使用LIFU和微气泡将基因疗法引入大脑，以治疗帕金森病。科学家表示，一旦让基因疗法穿过血脑屏障，就有可能一劳永逸地治疗很多神经退行性疾病。

逆转衰老

科学家们认为，LIFU可恢复脑细胞的活力，并逆转身体其他部位的衰老迹象。高兹团队借助LIFU打开小鼠的血脑屏障，发现了预期的效果，他们正在考虑在老年人身上试用这项技术。

美国得克萨斯大学医学分院米歇尔·希茨团队也作出了同样有趣的发现：将衰老老鼠暴露在低频超声波下，其会表现得更像年轻老鼠，一只驼背、行动不便的老鼠甚至开始正常活动。

希茨指出，超声波似乎正在逆转这些动物的衰老，能否在人类身上起同样作用还有待观察。他计划开展一项涉及骨关节炎或糖尿病患者的试验，这两种疾病都可能与衰老的细胞有关。

仍待观察

即便如此，研究人员仍然对LIFU以及更普遍的低频超声究竟如何产生如此显著的结果感到困惑。

希茨认为机械力很重要。当低强度超声波“冲刷”细胞时，会在组织内引起微小的压力变化，这会影响脑细胞上的一些受体通道，改变细胞的行为和相互交流方式。其他人则认为，衰老的一个主要因素是自噬被阻断，超声波似乎以某种方式激活了衰老细胞的自噬途径，使细胞能清除碎片，恢复正常行为。

研究人员指出，超声波的治疗效果能持续多久也是一个问题。目前的许多研究表明，这种影响会持续一到两个小时，但要想应用于临床，需要更持久的效果。