Ультразвуковая хирургия



Как с помощью ультразвука можно проводить хирургические операции на живом организме, не повреждая при этом кожу, выяснили в совместной работе ученые из США и России. Ведущий автор исследования Татьяна Хохлова, выпускница физфака МГУ, работающая ныне в Сиэтле.

— Вы ведущий автор опубликованной на днях в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences статьи, посвященной хирургии с помощью ультразвука. В чем же состоит главный вывод этой работы?

— В этой работе мы впервые реализовали метод кипящей гистотрипсии (от греческих слов histos (ткань) и tripsis (растирание, раздробление) — механическое разрушение ткани при образовании в ней под действием ультразвука. — «Газета.Ru») на живой модели — в свиной печени.

Было показано, что локальное разрушение мягких тканей ультразвуком на субклеточные фрагменты возможно в живом организме, в этом заключается главный вывод работы.

Кроме того, оказалось, что этот процесс обладает избирательностью по типу ткани: структуры с высоким содержанием коллагена (то есть кровеносные сосуды, желчные протоки и т.п.) более устойчивы к ультразвуковому воздействию, нежели клеточные составляющие. Это чрезвычайно важно как в клинической реализации этого метода для механической абляции (в медицине термин «абляция», по сути, является аналогом хирургического удаления) мягких тканей — можно не бояться повреждения, скажем, крупного кровеносного сосуда, непосредственно граничащего с областью разрушения, — так и в биоинженерных приложениях, потому что предоставляет простую и удобную возможность децеллюляризации (то есть процесса избавления от родительских клеток) тканей для изготовления биосовместимых каркасов. Результаты этой работы открывают принципиально новое направление в ультразвуковой хирургии в частности и в терапевтических методах вообще и вызвали большой интерес и энтузиазм среди медиков.

— Какие методы при этом использовались? В чем состоит непосредственно ваш вклад?

— В работе использовался особый вид импульсного ультразвукового воздействия, который мы и называем кипящей гистотрипсией: высокоинтенсивные, но очень короткие (миллисекундной длительности) ударно-волновые ультразвуковые импульсы фокусируются внутрь биоткани, в результате чего в фокусе происходит локальное вскипание ткани, образуется паровая полость миллиметрового размера. Взаимодействие ультразвука с этой полостью приводит к разрушению биоткани вокруг нее на субклеточные компоненты размером не более ядра клетки. В нашей работе кипящая гистотрипсия применялась для создания одиночных разрушений в живой свиной печени на разной глубине и на разных расстояниях от крупных кровеносных сосудов, после чего образцы печени, содержащие разрушение, обрабатывались для гистологических исследований.

Мой вклад состоит в подготовке и оптимизации протокола облучения и непосредственном исполнении режима кипящей гистотрипсии в данном исследовании, а также в анализе результатов гистологии и подготовке статьи.

— Как можно применять ультразвуковую абляцию? Каковы плюсы и минусы ее применения?

— Основными преимуществами ультразвуковой абляции являются полная неинвазивность метода и отсутствие ионизирующего воздействия. Недостатками тепловой абляции являются ее дороговизна, обусловленная наиболее часто используемым способом мониторинга такого воздействия (МРТ-термометрия), а также опасность перегрева промежуточных тканей — ребер и кожи. Метод гистотрипсии еще не введен в клиническую практику, но потенциально может решить многие проблемы, которые существуют в тепловой абляции, и применяться в тех же задачах. Метод мониторинга — ультразвук, поскольку образующиеся пузырьки пара хорошо видны на УЗИ, это гораздо дешевле и проще, чем МРТ. Тепловой эффект практически отсутствует, поэтому можно не беспокоиться об ожогах ребер или кожи. Селективность по типу ткани я уже упоминала. Наиболее перспективными приложениями я считаю те, в которых перемолотая, жидкая ткань может быть выведена из организма естественным путем, например при абляции опухолей в почках или предстательной железе.

Наличие субклеточных компонентов опухоли в организме очень важно для стимуляции иммунного отклика, который может способствовать излечению, например рассасыванию метастазов.

Этот аспект гистотрипсии открывает принципиально новые возможности в терапии рака, и сейчас мы занимаемся исследованием механизма такого иммунного отклика.

Кроме того, сейчас мы работаем над методом неинвазивной биопсии с помощью гистотрипсии — точечного механического разрушения ткани с целью высвобождения в кровообращение биомаркеров рака или других заболеваний. Следующий за таким воздействием анализ крови позволит диагностировать заболевание с высокой точностью и, возможно, подобрать эффективный метод лечения.

Что касается минусов, то, как и в любом неинвазивном воздействии, необходим надежный способ подтверждения того, что все клетки в объеме ткани, подлежащей разрушению, действительно разрушены. В частности, этому будут посвящены наши дальнейшие работы.

— Какие перспективы у направления, которому посвящена данная работа?

— Я уже отметила некоторые медицинские направления, в которых метод механической ультразвуковой абляции имеет преимущества. Существует, кроме того, важное биоинженерное направление — создание децеллюляризованных биосовместимых каркасов из тканей животных. Благодаря селективности гистотрипсии по типу ткани и сохранению структур с высоким содержанием коллагена имеется возможность значительно упростить децеллюляризацию тканей для таких каркасов просто путем ультразвуковой абляции.

— Где проводились изыскания? Помогали ли вам российские учреждения или работа шла только за рубежом?

— Я закончила аспирантуру физического факультета МГУ, но сейчас работаю в Университете штата Вашингтон. Работы в области ультразвуковой хирургии и, в частности, гистотрипсии уже более 15 лет выполняются в тесном сотрудничестве с кафедрой акустики физического факультета МГУ. Это работы по численному моделированию процесса облучения, развитию методов характеризации источников для ультразвуковой абляции, исследование физических механизмов, совместные эксперименты.

Источник

«Если сложить темное прошлое со светлым будущим, получится серое настоящее»

Михаил Жванецкий