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O tratamento do ultra-som das mostras do estudo pode destruir células cancerosas sem cirurgia

A energia de focalização do ultra-som em um local do alvo no corpo para gerar o calor pode queimar e destruir o tecido no local sem um procedimento cirúrgico. Este método é aplicado clìnica para tratar fibroids uterinas, a hiperplasia prostática, o cancro da próstata, o tumor metastático do osso e os outros tipos de tumor para destruir pilhas do tumor usando o calor. Contudo, há um potencial problema que o tecido circunvizinho pode ser queimado no processo devido à difusão do calor.

Em 2019, no instituto de Coreia do centro da ciência e da tecnologia (KIST) para a biônica, a equipa de investigação do Dr. Ki Joo Pahk confirmou a possibilidade precisamente de fraccionar pilhas do tumor do alvo, como se é cortada usando uma faca, sem causar dano de calor a qualquer outra parte do corpo usando o ultra-som focalizado alta intensidade (HIFU), um ultra-som com uma pressão acústica nos megapascals (MPa) que fosse muito mais poderosa do que ultra-som existente, e revelou o mecanismo atrás do procedimento. (? Ultrasonics Sonochemistry. 2019, 53, 164-177)

Em processo fisicamente de destruir o tecido sem o uso do calor, uma bolha de ebulição do vapor é gerada no local do alvo do HIFU, e é pela energia cinética desta bolha preliminar do vapor que o tecido do tumor do alvo obtem destruído.

Contudo, durante o processo, as nuvens da bolha da cavitação podem subseqüentemente ser geradas entre a bolha de ebulição e o transdutor de HIFU, conduzindo a destruição indesejável da pilha. Isto fez necessário identificar a causa de sua formação e prever exactamente os lugar de sua ocorrência.

A fim revelar o mecanismo da formação das nuvens da bolha da cavitação que ocorre quando o tecido do tumor é removido por HIFU, a equipa de investigação em KIST desenvolveu um modelo matemático como parte de seu estudo complementar e examinou o impacto da bolha de ebulição preliminar do vapor na propagação de onda não-linear.

Os resultados mostraram que a geração secundária de bolhas estêve causada por uma interferência construtiva da inquietação backscattered pela bolha de ebulição com as inquietações entrantes do incidente e está dentro da escala desta interferência que as bolhas secundárias formaram.

Baseado nas imagens obtidas usando uma câmera de alta velocidade, encontrou-se que a área onde a interferência ocorreu e a área onde as bolhas secundárias foram geradas foi combinada pròxima.

Estes resultados não somente para explicar o mecanismo atrás da formação secundária das bolhas mas para ajudá-lo igualmente a prever onde ocorrerão, desse modo apresentando a possibilidade de destruir o tecido do alvo com maiores segurança e precisão.

Este estudo mostrou que as nuvens da bolha da cavitação podem subseqüentemente ser geradas em conseqüência de um choque que dispersa o efeito após os formulários de ebulição de uma bolha do vapor onde o ultra-som é focalizado. Usando o matemático desenvolvido neste estudo, será possível prever os lugar da formação da bolha e do local potencial que obtem destruído.

Eu espero que a tecnologia do ultra-som estará desenvolvida em desenvolvimento em uma tecnologia focalizada ultra-precisão do ultra-som permitindo a destruição física somente do tecido do tumor, sem a necessidade para a cirurgia, de modo que possa ser aplicada clìnica no futuro.”

Dr. Ki Joo Pahk, Coreia Institue da ciência e da 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.