Zasada skupionego ultradźwięku o dużej intensywności

Obecnie preferowaną metodą leczenia nowotworów jest nadal resekcja chirurgiczna. Postęp nauki i technologii doprowadził do rozwoju chirurgii otwartej w przypadku mniejszych urazów. W praktyce klinicznej szeroko stosowane są różne interwencyjne, małoinwazyjne metody leczenia, w tym przezskórna ablacja częstotliwością radiową i koagulacja mikrofalowa. Od kilkudziesięciu lat ludzie oczekują nieinwazyjnej ablacji guza. Już w 1942 roku Lynn zaproponował koncepcję skupionych ultradźwięków o dużym natężeniu Przetwornik ceramiczny HIFU . w 1958 roku, w której zastosowano technologię HIFU. W eksperymentalnym badaniu kraniotomii w chorobie Parkinsona odkryto, że wiązka ultradźwiękowa może wytworzyć lepszy obszar ogniskowy na wybranej głębokości ciała, aby zniszczyć docelową tkankę bez uszkadzania sąsiadujących tkanek. W 1956 roku Burow po raz pierwszy przez długi czas zaproponował leczenie przemijającymi ultradźwiękami o dużym natężeniu. Pod koniec lat 90. XX wieku lepiej sprawdziło się napromienianie ultradźwiękami o niskiej intensywności. Wang Zhisheng zastosował HIFU w celu zapobiegania wczesnej ciąży i jako pierwszy zastosował tę technologię w leczeniu klinicznym raka wątroby, raka piersi i innych chorób.

Podstawowa zasada HIFU:

Efekty termiczne: Obecnie uznaną główną przyczyną zabijania lub uszkadzania komórek jest lokalny efekt wysokiej temperatury wytwarzany przez HIFU. Krytyczna temperatura dla inaktywacji komórek nowotworowych wynosi 42,6 do 43,0°C, podczas gdy normalne komórki wynoszą 45°C. Wczesna termoterapia opiera się na histologicznych ubytkach krwotocznych nowotworu oraz różnych metodach leczenia ultradźwiękami i rozpraszaniem ciepła. Skupiona wiązka ultradźwiękowa HIFU ma nie tylko tę samą funkcję, ale także może osiągnąć ostrość. Wysokie natężenie dźwięku umożliwia szybkie wchłonięcie energii dźwięku przez tkankę i przekształcenie jej w energię cieplną. W jednej chwili lokalnie wytwarzana jest wysoka temperatura 70°C lub wyższa, a komórki nowotworowe mogą ulegać koagulacji w stanie martwiczym w celu uzyskania ablacji termicznej po czasie naświetlania krótszym niż 1 sekunda. Przetwornik ulterapii HIFU wykazał, że 10 świńskich nerek i złuszczającego raka nerkowokomórkowego, HIFU może powodować martwicę koagulacyjną, martwicę rozpuszczoną, martwicę lityczną i zwyrodnienie komórek tkankowych. Martwica tkanek charakteryzuje się oczywistymi zmianami patologicznymi i chociaż zmiany morfologiczne nie są widoczne pod mikroskopem świetlnym, komórki utraciły swoją funkcję i zahamowały wzrost nowotworu. Efekt mechaniczny odnosi się do oscylacji o wysokiej częstotliwości struktury molekularnej komórek tkanek poddawanych działaniu ultradźwięków w organizmie. Mechaniczne skutki silnych zmian mają skutki mechaniczne, które powodują lizę komórek, zmiany funkcjonalne, degradację makrocząsteczek DNA i denaturację białek i mogą powodować międzykomórkowe współczynniki lepkości, separację i złuszczanie komórek.