به گزارش ثریا -  امواج صوتی با فرکانس‌های بالاتر از آستانه شنوایی انسان به طور معمول در مراقبت‌های پزشکی استفاده می‌شوند. این امواج صوتی که با نام فراصوت یا اولتراسوند(ultrasound) نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند به پزشکان در تشخیص و نظارت بر بیماری کمک کنند و همچنین در قالب فناوری «سونوگرافی» می‌توانند اولین نگاه‌ها را به جدیدترین اعضای خانواده شما ارائه دهند.

به نقل از اس‌ای، اکنون بیمارانی با بیماری‌هایی از سرطان گرفته تا بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر ممکن است به زودی از پیشرفت‌های اخیر در این فناوری بهره‌مند شوند.

ریچارد جی. پرایس(Richard J. Price)، استاد مهندسی زیست‌پزشکی در دانشگاه ویرجینیا مطالعه می‌کند چگونه می‌توان «سونوگرافی متمرکز» (تمرکز انرژی صوتی در یک حجم خاص) را برای درمان بیماری‌های مختلف تنظیم کرد.

این فناوری در طول چند سال گذشته، رشد و کاربرد قابل توجهی داشته است و محققان همچنان به کشف راه‌های جدید برای استفاده از سونوگرافی متمرکز برای درمان بیماری‌ها ادامه می‌دهند.

تاریخچه سونوگرافی متمرکز

در سونوگرافی با یک دستگاه کاوشگر، ماده‌ای تولید می‌شود که جریان الکتریکی را به ارتعاش تبدیل می‌کند و برعکس. سپس با عبور امواج فراصوت از بدن، این امواج از مرزهای انواع مختلف بافت‌های بدن منعکس می‌شوند. این کاوشگر این بازتاب‌ها را تشخیص داده و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند که سپس رایانه‌ها می‌توانند از آنها برای ایجاد تصاویر از آن بافت‌ها استفاده کنند.

بیش از ۸۰ سال پیش، دانشمندان دریافتند که متمرکز کردن این امواج فراصوت در حجمی به اندازه یک دانه برنج می‌تواند بافت مغز را گرم کرده و از بین ببرد. این اثر، مشابه با متمرکز کردن نور خورشید با یک ذره‌بین برای آتش زدن یک برگ خشک درخت است.

محققان در آن زمان شروع به آزمایش این کردند که چگونه سونوگرافی متمرکز می‌تواند اختلالات عصبی، درد و حتی سرطان را درمان کند. با این حال، با وجود این یافته‌های اولیه، موانع فنی بر سر راه استفاده از سونوگرافی متمرکز در کلینیک وجود داشت. به عنوان مثال، از آنجا که جمجمه انرژی سونوگرافی را جذب می‌کند، ارسال پرتوهای متمرکز با انرژی کافی برای رسیدن به بافت آسیب دیده 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 اهداف خود برسانند.

تنها پس از آنکه دانشمندان در سال‌های اخیر به پیشرفت‌های کلیدی در فناوری تصویربرداری و فیزیک آکوستیک دست یافتند، استفاده از امواج فراصوت در کلینیک‌ها در حال تحقق است و صدها آزمایش بالینی با هدف درمان ده‌ها بیماری تکمیل شده یا در حال انجام است.

محققان در مورد بیماری به نام «لرزش اساسی» که منجر به لرزش کنترل نشده، معمولاً در دست‌ها می‌شود، به موفقیت‌های چشمگیری دست یافته‌اند. درمان‌های فراصوت متمرکز برای «لرزش اساسی» اکنون به طور معمول در بسیاری از نقاط جهان انجام می‌شود.

لرزش اساسی یا ذاتی (ET) که لرزش خوش‌خیم، لرزش خانوادگی و لرزش ایدیوپاتیک نیز نامیده می‌شود، یک وضعیت پزشکی است که با انقباضات ریتمیک غیرارادی و شل شدن (نوسان‌ها یا حرکات انقباضی) گروه‌های عضلانی خاص در یک یا چند قسمت بدن با علت ناشناخته ظاهر می‌شود. این عارضه معمولاً متقارن است و بازوها، دست‌ها یا انگشتان را تحت تأثیر قرار می‌دهد اما گاهی، سر، تارهای صوتی یا سایر اعضای بدن را نیز درگیر می‌کند.

«پرایس» معتقد است برخی از هیجان‌انگیزترین کاربردهای امواج فراصوت 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، راه‌حلی بی‌نظیر برای دور نگه داشتن مواد مضر از مغز به عنوان حیاتی‌ترین اندام بدن است. سد خونی-مغزی از سلول‌های بسیار محکم متصل به هم تشکیل شده است که داخل رگ‌های خونی را می‌پوشانند.

این سد فقط به انواع خاصی از مولکول‌ها اجازه ورود به مغز را می‌دهد و از آن 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 اولتراسوند 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 می‌دهد تا به مغز نفوذ کنند. 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 اولتراسوند، محققان چندین دستگاه با استفاده از سونوگرافی متمرکز برای باز کردن سد خونی-مغزی برای درمان توسعه داده‌اند.

آزمایش‌های بالینی که توانایی این دستگاه‌ها را برای رساندن دارو به مغز برای درمان بیماری‌هایی مانند گلیوبلاستوما، متاستازهای مغزی و بیماری آلزایمر آزمایش 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 در مغز به شکل ویژه چالش‌برانگیز 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

ایمنی‌درمانی سرطان، سیستم ایمنی بدن بیمار را برای مبارزه با بیماری هدایت می‌کند. با این حال، بسیاری از بیماران به‌ویژه مبتلایان به سرطان پستان، سرطان پانکراس و گلیوبلاستوما تومورهایی دارند که از نظر ایمونولوژیکی «سرد» هستند، به این معنی که به ایمنی‌درمانی‌های 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 راه‌های انجام این کار توسط «سونوگرافی متمرکز»، تبدیل تومورها به بقایایی است که سپس به معنای واقعی کلمه به غدد لنفاوی جریان می‌یابند. هنگامی که سلول‌های ایمنی در غدد لنفاوی با این بقایا مواجه می‌شوند، می‌توانند پاسخ ایمنی را به طور خاص علیه سرطان آغاز کنند.

دانشگاه ویرجینیا با الهام از این پیشرفت‌ها، اولین مرکز ایمنی‌-انکولوژی سونوگرافی متمرکز جهان را در سال ۲۰۲۲ برای حمایت از تحقیقات در این زمینه و پیشبرد امیدوارکننده‌ترین رویکردها به کلینیک راه‌اندازی کرد.

برای مثال، همکاران پرایس در حال انجام یک کارآزمایی بالینی در این مرکز هستند تا استفاده از سونوگرافی متمرکز و ایمنی‌درمانی را برای درمان بیماران مبتلا به ملانوم پیشرفته آزمایش کنند.

درمان بیماری‌های نادر با «سونوگرافی متمرکز»

تحقیقات پیرامون «سونوگرافی متمرکز» در درجه اول بر روی مخرب‌ترین و شایع‌ترین بیماری‌ها مانند سرطان و بیماری آلزایمر متمرکز بوده است. با این حال، «پرایس» معتقد است که پیشرفت‌های بیشتر در این فناوری و افزایش استفاده از آن در کلینیک‌ها، در نهایت به نفع بیماران مبتلا به بیماری‌های نادر خواهد بود.

یکی از بیماری‌های نادر مورد توجه ویژه آزمایشگاه پرایس، ناهنجاری «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 روش نیز می‌تواند منجر به عوارض جانبی جدی شود.

پرایس می‌گوید: ما دریافتیم که استفاده از «سونوگرافی متمرکز» برای باز کردن سد خونی-مغزی می‌تواند دارورسانی به CCMها را بهبود بخشد. علاوه بر این، ما همچنین مشاهده کردیم که خود درمان با «سونوگرافی متمرکز» می‌تواند رشد CCMها را در موش‌ها، حتی بدون تجویز دارو متوقف کند.

در حالی که ما هنوز نمی‌دانیم که «سونوگرافی متمرکز» چگونه 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 کارآزمایی‌های بالینی را برای آزمایش استفاده از این تکنیک بر روی افراد مبتلا به CCM آغاز کنند.

پرایس در پایان می‌گوید: با تحقیقات و پیشرفت‌های بیشتر امیدوارم که «سونوگرافی متمرکز» بتواند به یک گزینه درمانی مناسب برای بسیاری از بیماری‌های نادر و ویرانگر تبدیل شود.

منبع : امواج فرا صوت