Ученые физического факультета совместно с медиками из МНОИ МГУ, НИИ морфологии человека и НИИ пульмонологии впервые продемонстрировали бесконтактное разрушение ткани головного мозга человека ex vivo методом гистотрипсии с кипением. Позволяет этот метод механически разрушать заранее намеченные участки биологической ткани в организме человека, фокусируя мощные ультразвуковые импульсы миллисекундной длительности под УЗИ-контролем.
Исследователи успешно показали возможность таким способом разрушать и превращать в жидкость ткани различных участков головного мозга: серого и белого вещества, а также таламуса и бледного шара. Планируется дальнейшее развитие метода гистотрипсии с кипением для лечения опухолей, двигательных расстройств и других заболеваний головного мозга. Технологии на базе фотонов и квантов. Медицина нового поколения. , результаты опубликованы в журнале Ultrasound in Medicine and Biology.
В настоящее время радикальное лечение болезней головного мозга чаще всего выполняется хирургическим путем – удалением конкретных участков мозга (например, опухолей). В процессе операции производится трепанация черепа и разрез здоровых тканей для доступа к нужному участку. Такое вмешательство сопряжено с риском кровотечений, инфекционных осложнений и других послеоперационных проблем. Результат операции во многом зависит от размера целевого участка и его местоположения в мозге. Менее травматичные методы хирургии в нейрохирургии, такие как эндоскопическая нейрохирургия, криоабляция и радиочастотная абляцияНовые технологии делают возможным снижение размера операции и ускорение восстановления после неё, но всё ещё предполагают доступ через отверстие в черепе и могут привести к повреждению здоровых участков головного мозга для достижения нужной зоны. Лучевая терапия Не является неинвазивной, так как применяет ионизирующее излучение, разрушающее клетки, включая здоровые ткани головного мозга.
Новые методы малоинвазивной хирургии активно развиваются сейчас. высокоинтенсивного фокусированного ультразвука Высокочастотная сфокусированная ультразвуковая терапия (HIFU) позволяет бесконтактно разрушать определённые участки головного мозга, нагревая ткань до температуры некроза под контролем магнитно-резонансной термографии. Данная технология применяется в клиниках России и других стран для лечения нарушений двигательной функции (эссенциального тремора, тремора при болезни Паркинсона, дистонии и др.) посредством создания локальных тепловых разрушений внутри головного мозга. На данный момент доступная область головного мозга для тепловой HIFU-хирургии ограничена центральными отделами – таламусом и бледным шарОпасность перегрева поглощающих ультразвук костей черепа при неглубокой фокусировке ограничивает применение УЗ терапии. Диффузия тепла и кровотока снижают точность воздействия, а контроль температуры во время операции с помощью дорогостоящих аппаратов МР-томографии создает дополнительные трудности.
«Развиваемый в нашей лаборатории метод гистотрипсии с кипением Способность аппарата заключается в использовании последовательности сильных кратких импульсов фокусированного ультразвука с ударными фронтами. Воздействие этих фронтов вызывает образование паровых полостей и микропузырьков в точке фокуса. Взаимодействие образовавшихся пузырьков с ударными волнами приводит к механическому разрушению ткани до субклеточных фрагментов. рассказала сотрудница лаборатории медицинского и промышленного ультразвука МГУ (LIMU) Екатерина Пономарчук. Нетепловой механизм воздействия может уменьшить ограничения существующих методов теплового HIFU и расширить область применения для лечения с помощью фокусированного ультразвука. Метод позволяет контролировать процесс с помощью обычного диагностического ультразвука: парогазовые включения в ткани при разрушении видны на УЗИ ярко, а разжиженная биоткань – темновато.
Ранее сотрудники LIMU проводили цифровые расчеты. показали Исследователи из LIMU, МНОИ МГУ, НИИ пульмонологии и НИИ морфологии человека поставили перед собой цель экспериментально доказать возможность механического разрушения ткани человеческого мозга с помощью транскраниальной фокусировки ультразвука. ex vivo Эксперименты проводились вне организма, без черепа. Под контролем УЗИ воздействием разной интенсивности подвергались ткани головного мозга человека. Полученные разрушения изучались на макроуровне (разрез и фотография), микроуровне (гистологически) и ультраструктурном уровне (просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия).
Каждый эксперимент предшествовал измерением жесткости биологических тканей. Чувствительность тканей к гистотрипсии в основном зависит от их эластичности. Заведующий отделением ультразвуковой диагностики МНОИ МГУ указал на это. Алексей Кадрев. Из-за этого способы диагностики эластографией, то есть измерение упругости тканей с помощью ультразвука, способствуют развитию метода гистотрипсии с кипением.
В ходе исследования учёные доказали возможность воздействия на ткани головного мозга человека. ex vivo До субклеточных фрагментов можно разрушить биологические образцы без контакта с помощью ультразвуковых импульсов в режиме гистотрипсии. Использование более коротких и мощных импульсов ускоряет разрушение. Белое вещество мозга сложнее разрушить, чем серое. Успешно получены механические разрушения в таламусе и бледном шаре – областях, которые для лечения двигательных расстройств подвергаются тепловому HIFU-разрушению под контролем МРТ.
«Результаты демонстрируют потенциал расширения применения HIFU в лечении различных заболеваний. В дальнейшем лаборатория будет сосредоточена на экспериментальном подтверждении работоспособности метода при наличии костной ткани на пути ультразвукового луча для приближения лабораторных условий к клиническим. – поведала врач-патологоанатом отдела клинической патологии МНОИ МГУ. Наталья Данилова. – Хотим верить, что метод перейдет к предклиническим и клиническим испытаниям в ближайшее время. Если внедрение метода в практику будет успешным, то уменьшится число открытых операций на головном мозге, а их стоимость снизится благодаря возможности бесконтактного разрушения целевых участков мозга под контролем обычного ультразвукового сканирования. .
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com