به گزارش الف به نقل ازsciencealert، امواج صوتی با فرکانس‌های بالاتر از آستانه شنوایی انسان، به‌طور معمول در مراقبت‌های پزشکی استفاده می‌شوند. این امواج صوتی که با نام سونوگرافی نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند به پزشکان در تشخیص و نظارت بر بیماری‌ها کمک کنند. و اکنون، بیمارانی که از بیماری‌هایی مانند سرطان گرفته تا بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر رنج می‌برند، ممکن است به‌زودی از پیشرفت‌های اخیر در این فناوری بهره‌مند شوند.
در طول چند سال گذشته، این فناوری رشد و کاربرد قابل توجهی در پزشکی داشته است و محققان همچنان به کشف راه‌های جدیدی برای استفاده از سونوگرافی متمرکز برای درمان بیماری‌ها ادامه می‌دهند.
تاریخچه مختصری از سونوگرافی متمرکز
سونوگرافی با یک پروب حاوی ماده‌ای که جریان الکتریکی را به ارتعاش تبدیل می‌کند و برعکس، تولید می‌شود. امواج اولتراسوند با عبور از بدن، از مرزهای انواع مختلف بافت منعکس می‌شوند. پروب این بازتاب‌ها را تشخیص داده و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند که رایانه‌ها می‌توانند از آنها برای ایجاد تصاویر از آن بافت‌ها استفاده کنند.
بیش از ۸۰ سال پیش، دانشمندان دریافتند که متمرکز کردن این امواج اولتراسوند در حجمی به اندازه یک دانه برنج می‌تواند بافت مغز را گرم کرده و از بین ببرد. این اثر مشابه متمرکز کردن نور خورشید با یک ذره‌بین برای مشتعل کردن یک برگ خشک است.
محققان اولیه شروع به آزمایش این کردند که چگونه سونوگرافی متمرکز می‌تواند اختلالات عصبی، درد و حتی سرطان را درمان کند. با این حال، علیرغم این یافته‌های اولیه، موانع فنی بر سر راه به‌کارگیری سونوگرافی متمرکز وجود داشت. به عنوان مثال، از آنجا که جمجمه انرژی سونوگرافی را جذب می‌کند، ارسال پرتوهای متمرکز با انرژی کافی برای رسیدن به بافت آسیب‌دیده مغز دشوار بود.
محققان سرانجام با ادغام آرایه‌های بزرگی از مبدل‌های سونوگرافی - کاوشگرهایی که سیگنال‌های الکتریکی را به ارتعاشات تبدیل می‌کنند - با اطلاعات مبتنی بر تصویر در مورد شکل و تراکم جمجمه، بر این مشکل غلبه کردند. این تغییر به محققان اجازه داد تا پرتوها را بهتر به سمت اهداف خود تنظیم کنند.
تنها پس از آنکه دانشمندان در سال‌های اخیر به پیشرفت‌های کلیدی در فناوری تصویربرداری و فیزیک آکوستیک دست یافتند، صدها آزمایش بالینی با هدف درمان ده‌ها بیماری تکمیل شده یا در حال انجام است. محققان به موفقیت‌های قابل توجهی در بیماری به نام لرزش اساسی دست یافته‌اند که منجر به لرزش غیرقابل کنترل، معمولاً در دست‌ها می‌شود. درمان‌های اولتراسوند متمرکز برای لرزش اساسی اکنون به طور معمول در بسیاری از نقاط جهان انجام می‌شود.
برخی از هیجان‌انگیزترین کاربردهای سونوگرافی متمرکز شامل بهبود رساندن دارو به مغز، تحریک پاسخ‌های ایمنی علیه سرطان و درمان بیماری‌های نادر سیستم عصبی مرکزی است.
رساندن دارو به مغز
سد خونی-مغزی، راه‌حل بی‌نظیر تکامل برای دور نگه داشتن مواد مضر از این حیاتی‌ترین عضو بدن است. سد خونی-مغزی از سلول‌های بسیار محکم متصل به هم تشکیل شده است که درون رگ‌های خونی را می‌پوشانند. این سد فقط به انواع خاصی از مولکول‌ها اجازه ورود به مغز را می‌دهد و از آنها در برابر عوامل بیماری‌زا و سموم محافظت می‌کند. با این حال، سد خونی-مغزی در درمان بیماری‌ها مشکل‌ساز است زیرا مانع از رسیدن درمان‌ها به هدف مورد نظرشان می‌شود.
بیش از ۲۰ سال پیش، مطالعات پیشگامانه مشخص کردند که ارسال پالس‌های کم‌شدت سونوگرافی متمرکز می‌تواند با ایجاد نوسان در میکروحباب‌ها در رگ‌های خونی، سد خونی-مغزی را به طور موقت باز کند. این نوسان، دیواره‌های رگ‌های اطراف را هل می‌دهد و می‌کشد و منافذ کوچکی را برای مدت کوتاهی باز می‌کند که به داروهای موجود در جریان خون اجازه نفوذ به مغز را می‌دهد. نکته مهم این است که سد خونی-مغزی فقط در جایی که سونوگرافی متمرکز اعمال می‌شود، باز می‌شود.
پس از سال‌ها آزمایش ایمنی این تکنیک و بهبود کنترل انرژی سونوگرافی، محققان چندین دستگاه با استفاده از سونوگرافی متمرکز برای باز کردن سد خونی-مغزی جهت درمان توسعه داده‌اند. آزمایش‌های بالینی که توانایی این دستگاه‌ها را برای رساندن دارو به مغز جهت درمان بیماری‌هایی مانند گلیوبلاستوما، متاستازهای مغزی و بیماری آلزایمر بررسی می‌کنند، در حال انجام است.
به موازات آن، پیشرفت‌های قابل توجهی در توسعه ژن‌درمانی برای بیماری‌های متعدد مغزی حاصل شده است. ژن‌درمانی شامل اصلاح یا جایگزینی مواد ژنتیکی معیوب برای درمان یک بیماری خاص است. اعمال ژن‌درمانی بر روی مغز به ویژه چالش برانگیز است زیرا چنین درمان‌هایی معمولاً از سد خونی-مغزی عبور نمی‌کنند.
مطالعات حیوانی نشان داده‌اند که استفاده از سونوگرافی متمرکز برای باز کردن سد خونی-مغزی می‌تواند رساندن ژن‌درمانی‌ها به اهداف مورد نظرشان در مغز را تسهیل کند و درهایی را برای آزمایش این تکنیک در افراد باز کند.
تحریک پاسخ‌های ایمنی علیه سرطان
ایمونوتراپی سرطان، سیستم ایمنی بدن بیمار را برای مبارزه با بیماری آموزش می‌دهد. با این حال، بسیاری از بیماران - به ویژه مبتلایان به سرطان سینه، سرطان پانکراس و گلیوبلاستوما - تومورهایی دارند که از نظر ایمونولوژیکی "سرد" هستند، به این معنی که به ایمونوتراپی‌های سنتی پاسخ نمی‌دهند.
محققان دریافته‌اند که سونوگرافی متمرکز می‌تواند تومورهای جامد را به روش‌هایی از بین ببرد که به سیستم ایمنی اجازه می‌دهد سلول‌های سرطانی را بهتر تشخیص داده و از بین ببرد. یکی از روش‌های سونوگرافی متمرکز این است که تومورها را به بقایایی تبدیل می‌کند که سپس به معنای واقعی کلمه به غدد لنفاوی جریان می‌یابند. هنگامی که سلول‌های ایمنی در غدد لنفاوی با این بقایای سلولی مواجه می‌شوند، می‌توانند پاسخ ایمنی را به طور خاص علیه سرطان آغاز کنند.
با الهام از این پیشرفت‌ها، دانشگاه ویرجینیا اولین مرکز ایمونو-انکولوژی سونوگرافی متمرکز جهان را در سال ۲۰۲۲ راه‌اندازی کرد تا از تحقیقات در این زمینه حمایت کند و امیدوارکننده‌ترین رویکردها را به سمت کلینیک سوق دهد.
درمان بیماری‌های نادر با سونوگرافی متمرکز
تحقیقات در مورد سونوگرافی متمرکز در درجه اول بر روی مخرب‌ترین و شایع‌ترین بیماری‌ها، مانند سرطان و آلزایمر، متمرکز بوده است. با این حال، من معتقدم که پیشرفت‌های بیشتر در سونوگرافی متمرکز و افزایش استفاده از آن در کلینیک، در نهایت به نفع بیماران مبتلا به بیماری‌های نادر خواهد بود.
یکی از بیماری‌های نادر که مورد توجه ویژه آزمایشگاه من است، ناهنجاری غاری مغزی یا CCM است. CCMها ضایعاتی در مغز هستند که زمانی رخ می‌دهند که سلول‌های تشکیل‌دهنده رگ‌های خونی دچار رشد کنترل نشده می‌شوند. اگرچه غیرمعمول است، اما وقتی این ضایعات رشد می‌کنند و خونریزی می‌کنند، می‌توانند علائم عصبی ناتوان‌کننده‌ای ایجاد کنند.
رایج‌ترین درمان برای CCM، برداشتن ضایعات مغزی از طریق جراحی است. با این حال، برخی از CCMها در مناطقی از مغز قرار دارند که دسترسی به آنها دشوار است و خطر عوارض جانبی را ایجاد می‌کنند. پرتودرمانی یکی دیگر از گزینه‌های درمانی است، اما این نیز می‌تواند منجر به عوارض جانبی جدی شود.
ما دریافتیم که استفاده از سونوگرافی متمرکز برای باز کردن سد خونی-مغزی می‌تواند انتقال دارو به CCMها را بهبود بخشد. علاوه بر این، ما همچنین مشاهده کردیم که خود درمان با سونوگرافی متمرکز می‌تواند حتی بدون تجویز دارو، رشد CCMها را در موش‌ها متوقف کند.
در حالی که ما هنوز نمی‌دانیم که چگونه سونوگرافی متمرکز، CCMها را تثبیت می‌کند، تحقیقات فراوان در مورد ایمنی استفاده از این تکنیک در بیمارانی که برای سایر بیماری‌ها تحت درمان هستند، به جراحان مغز و اعصاب این امکان را داده است که طراحی آزمایش‌های بالینی را برای آزمایش استفاده از این تکنیک بر روی افراد مبتلا به CCM آغاز کنند.
با تحقیقات و پیشرفت‌های بیشتر، امیدوارم که سونوگرافی متمرکز بتواند به یک گزینه درمانی مناسب برای بسیاری از بیماری‌های نادر و ویرانگر تبدیل شود.
ریچارد جی. پرایس، استاد مهندسی پزشکی، دانشگاه ویرجینیا