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Il trattamento di ultrasuono di manifestazioni di studio può distruggere le cellule tumorali senza chirurgia

L'energia di ultrasuono di messa a fuoco su un sito dell'obiettivo nell'organismo per generare il calore può bruciare e distruggere il tessuto nel sito senza una procedura chirurgica. Questo metodo si applica clinicamente per trattare i fibroids uterini, l'iperplasia prostatica, il carcinoma della prostata, il tumore metastatico dell'osso ed altri tipi di tumori per distruggere le celle del tumore facendo uso del calore. Tuttavia, c'è un problema potenziale che il tessuto circostante può essere bruciato nel trattamento dovuto la diffusione del calore.

Nel 2019, all'istituto della Corea del centro di scienza e tecnologia (KIST) per la bionica, il gruppo di ricerca del Dott. Ki Joo Pahk ha confermato la possibilità precisamente di frazionamento delle celle del tumore dell'obiettivo, come se fosse tagliata facendo uso di un coltello, senza causare i danni dovuti al calore a qualunque altra parte del corpo utilizzando l'ultrasuono messo a fuoco ad alta intensità (HIFU), un ultrasuono con una pressione acustica nei megapascals (MPa) che è molto più potente dell'ultrasuono attuale ed ha rivelato il meccanismo dietro la procedura. (? Ultrasuoni Sonochemistry. 2019, 53, 164-177)

Nel corso fisicamente del distruggere il tessuto senza l'uso del calore, una bolla d'ebollizione del vapore è generata al sito dell'obiettivo del HIFU ed è dall'energia cinetica di questa bolla primaria del vapore che il tessuto del tumore dell'obiettivo ottiene distrutto.

Tuttavia, durante il trattamento, le nuvole della bolla di cavitazione possono successivamente essere generate fra la bolla d'ebollizione ed il trasduttore di HIFU, piombo alla distruzione indesiderata delle cellule. Ciò lo ha reso necessario identificare la causa della loro formazione e predire esattamente le posizioni del loro avvenimento.

Per rivelare il meccanismo di formazione delle nuvole della bolla di cavitazione che accade quando il tessuto del tumore è eliminato da HIFU, il gruppo di ricerca a KIST ha sviluppato un modello matematico come componente del loro studio di approfondimento ed ha esaminato l'impatto della bolla d'ebollizione primaria del vapore su propagazione delle onde non lineare.

I risultati hanno indicato che la generazione secondaria di bolle è stata causata tramite un'interferenza costruttiva dell'onda d'urto a diffusione retrograda dalla bolla d'ebollizione con le onde d'urto ricevute di incidente ed è all'interno dell'intervallo di questa interferenza che le bolle secondarie hanno formato.

Sulla base delle immagini ottenute facendo uso di una macchina fotografica ad alta velocità, è stato trovato che l'area dove l'interferenza ha accaduto e l'area dove le bolle secondarie sono state generate è stata abbinata molto attentamente.

Questi risultati non solo spiegano il meccanismo dietro la formazione secondaria delle bolle ma egualmente contribuiscono a predire dove accadranno, quindi presentando la possibilità di distruggere il tessuto dell'obiettivo con la maggiori sicurezza e precisione.

Questo studio ha indicato che le nuvole della bolla di cavitazione possono successivamente essere generate come conseguenza di un effetto di scattering di scossa dopo i moduli d'ebollizione di una bolla del vapore in cui l'ultrasuono è messo a fuoco. Facendo uso del matematico sviluppato in questo studio, sarà possibile predire le posizioni di formazione della bolla e del sito potenziale che ottiene distrutto.

Spero che la tecnologia di ultrasuono in sviluppo sia sviluppata in una tecnologia di ultrasuono messa a fuoco ultra-precisione permettendo alla distruzione fisica soltanto del tessuto del tumore, senza l'esigenza di chirurgia, di modo che può applicarsi clinicamente in futuro.„

Dott. Ki Joo Pahk, Corea Institue di scienza e tecnologia

Source:
Journal reference:

Pahk, K. J., et al. (2020) The interaction of shockwaves with a vapour bubble in boiling histotripsy: The shock scattering effect. Ultrasonics Sonochemistry. doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105312.