Елена Бабичева
Лечение волнами
Можно ли удалить опухоль без хирургического вмешательства и химиотерапии? Кровь5 – о методе лечения, где вместо скальпеля используется ультразвук.
Ультразвуковые волны при фокусировке на определенном участке ткани, нагревая ее, создают глубокий очаг поражения. Суть метода можно описать одним предложением (упрощая, конечно), однако для его разработки и внедрения понадобилось целое столетие.
Изучать воздействие ультразвуковых волн на ткани начали еще в 20-е годы прошлого века в США. Ученые исследовали, как ультразвук влияет на одноклеточные организмы, а также на ткани и органы разных живых существ. Несколько десятилетий ушло на то, чтобы выявить интересную закономерность: фокусировка ультразвуковой волны на одной точке ткани нагревает ее и затем разрушает. Это свойство ультразвука в 50-е годы ученые использовали, пытаясь таким образом воздействовать на мозг, чтобы лечить неврологические патологии.
Настоящий прорыв в применении этого метода произошел в 1956 году, когда советский ученый А.К. Буров использовал ультразвук для лечения онкологического заболевания. Однако технические возможности тогда были ограничены для того, чтобы клинически подтвердить разрушение опухоли. Лишь с появлением таких методов исследования, как УЗИ, а затем МРТ, стало возможным точно определять участок воздействия фокусированных УЗ-волн, контролировать ход такой операции и оценивать ее эффективность. Этот метод получил название «HIFU-терапия» – высокоинтенсивный фокусированный ультразвук (от англ. High-Intensity Focused Ultrasound).
Фокусы ультразвука
Чтобы понять, как это работает, придется углубиться в биофизику. HIFU-терапия предполагает воздействие высокочастотных механических волн на определенные зоны организма. При этом УЗ-волны проходят через ткани рассеянными пучками – так же, как это происходит при УЗИ, поэтому не наносят вреда организму. Но с помощью специального аппарата их фокусируют на нужном участке, и вот эта фокусировка запускает определенные процессы.
Во-первых, механическая энергия превращается в тепловую, что ведет к нагреву тканей в выбранной зоне. Температура на этом участке может достигать 60 и даже 100 градусов по Цельсию, что приводит к необратимым изменениям в клетках и неизбежной их гибели. Во-вторых, идет процесс акустической кавитации, то есть образование газовых или паровых пузырьков в результате УЗ-воздействия. Схлопываясь, эти пузырьки повышают и температуру, и давление во много раз, что усиливает происходящие процессы. Кроме того, они порождают ударную волну, которая разрушает сосуды, питающие опухоль.
Для выполнения такой операции требуется специальный аппарат, который фокусирует волны в нужном объеме и в нужной точке. Поскольку нагревание тканей может быть небезопасным, воздействие длится всего несколько секунд и за один раз распространяется на небольшой участок, в среднем это 10 кубических миллиметров. Если необходимо, УЗ-воздействие повторяют, чтобы полностью разрушить опухоль.
Операцию проводят под контролем УЗИ или МРТ, сами же аппараты для HIFU-терапии различаются в зависимости от того, на какие органы необходимо воздействовать.
Для проведения данной операции есть определенные показания. Главный из них – четкая локализация опухоли, которая занимает ограниченный участок ткани.
За рубежом этот метод применяется для борьбы с опухолями самой разной локализации: почки, печени, предстательной железы, поджелудочной железы, молочной железы, костной ткани.
Причем ультразвук может применяться как для радикального, так и паллиативного лечения.
Наибольший опыт накоплен в HIFU-терапии рака предстательной железы, и, по статистике таких операций, частота рецидива составляет в среднем 11%, 66% прооперированных перешагнули порог пятилетней безрецедивной выживаемости.
Есть результаты и по другим видам рака. Так, по данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), в результате HIFU-терапии опухоль молочной железы разрушается у 52% больных. Размеры новообразования в печени уменьшаются у 79% пациентов, полностью уничтожить опухоль удается у каждого третьего. При применении этой терапии у паллиативных больных с метастазами в костях около 80% пациентов были избавлены от боли.
В России первая операция по удалению рака предстательной железы с применением ультразвука была выполнена в 2019 году в московской Городской клинической больнице имени С.И. Спасокукоцкого. И, как и за рубежом, наибольший объем данных имеется по операциям, касающимся этого вида опухолей. В частности, пятилетняя безрецидивная выживаемость достигает 86%.
В 2014-м специалисты Национального медико-хирургического центра имени Н.И. Пирогова провели ряд исследований, оценивающих эффективность HIFU-терапии опухолей и другой локализации: метастатического поражения печени и миомы матки. В обоих случаях лечение показало эффективность.
Кипящие пузырьки
Фокусированная ультразвуковая терапия стала в хирургии настоящим прорывом, как в свое время эндоскопия. Ведь чем меньше воздействие, тем легче пациенту. И если эндоскопия позволяет проводить манипуляции через минимальные проколы, то ультразвук – полностью неинвазивный метод.
Однако и у HIFU-терапии есть оборотная сторона – она связана с необходимостью нагрева тканей до очень высоких температур, так что для обработки небольшого участка опухоли может потребоваться несколько часов.
Из-за этого процедура выходит дорогостоящей. При применении данного метода существует риск перегрева промежуточных тканей, например ребер и кожи, нередко в результате нагревания повреждаются близлежащие сосуды и кости.
Чтобы избежать нежелательного воздействия, разработку попытались усовершенствовать, заменив тепловое разрушение механическим. Оно основывается на процессе акустической кавитации, которая уже упоминалась, и получило название «кипящей гистотрипсии» (от греч. histos – «ткань» и tripsis – «растирание, раздробление»).
Лечение через разрушение ткани перспективно не только в области онкологии. Различные типы тканей подвергаются разной степени разрушения. Это обстоятельство исследователи намерены использовать для создания искусственных органов, для лечения аритмии или реабилитации после инфаркта.
При этом кровеносные сосуды, желчные протоки – структуры с высоким содержанием коллагена – более устойчивы к ультразвуковому воздействию, а значит, можно не опасаться за их повреждение, если они расположены рядом с участком фокусировки. Для контроля над ходом манипуляции не требуется МРТ, достаточно УЗИ – на мониторе образующиеся пузырьки пара прекрасно видны, – что значительно удешевляет процедуру.
Гистотрипсия считается перспективным направлением в диагностике рака, сейчас активно исследуются возможности ее применения в качестве неинвазивной биопсии. Методом гистотрипсии можно точечно воздействовать на участок ткани, подвергнуть его механическому разрушению, таким образом запустив процесс высвобождения в кровообращение биомаркеров рака.
Лечение через разрушение ткани перспективно не только в области онкологии. Различные типы тканей подвергаются разной степени разрушения. Это обстоятельство исследователи намерены использовать для создания искусственных органов, для лечения аритмии или реабилитации после инфаркта.
По словам доцента кафедры акустики физического факультета МГУ Веры Хохловой, одного из разработчиков метода гистотрипсии, «тело человека почти прозрачно для звуковых волн, в отличие от света, поэтому фокусировку можно осуществлять на любой глубине и даже через кости грудной клетки проводить облучение таких важных органов, как сердце и печень».
