De huidige en toekomstige klinische toepassingen van High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) voor Pancreatic

De huidige en toekomstige klinische toepassingen van High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) voor Pancreatic

Abstract

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is een nieuwe therapeutische modaliteit die invasieve behandeling van diverse goedaardige en kwaadaardige vaste tumoren, zoals prostaatkanker, vleesbomen, levertumoren, niertumoren, borstkanker en pancreaskankers toelaat. Verscheidene preklinische en klinische studies hebben de veiligheid en werkzaamheid van HIFU onderzocht voor het behandelen van vaste tumoren, inclusief pancreaskanker. De resultaten van studies van nonrandomized HIFU therapie bij patiënten met pancreaskanker hebben gesuggereerd dat HIFU effectief verlichten kankergerelateerde pijn zonder noemenswaardige complicaties. Deze niet-invasieve werkwijze voor het afgeven ultrasone energie in het lichaam is onlangs ontwikkeling van een werkwijze voor zuiver thermische ablatie te benutten van de mechanische gevolgen van HIFU om een ​​systemische immuunrespons te induceren en om gerichte geneesmiddelafgifte te versterken. Deze beoordeling geeft een kort overzicht van HIFU, beschrijft de klinische toepassingen van HIFU voor pancreaskanker, en bespreekt toekomstige toepassingen en uitdagingen.

sleutelwoorden: Alvleesklierkanker, High-intensity focused ultrasound, Therapie, Review

INVOERING

Echografie is een van de meest nuttige hulpmiddelen in de huidige klinische praktijk. De meeste artsen zijn vertrouwd met echografie; Het gebruik van high intensity focused ultrasound (HIFU) voor therapeutische doeleinden is een opkomende technologie die veel medische artsen niet kennen. HIFU is een volledig niet-invasieve methode voor ablatie in vast weefsel realiseren met gefocusseerde ultrasone energie vanuit een extracorporale bron naar een doel binnen het lichaam.

HIFU is een opkomende therapeutische techniek maar heeft een lange geschiedenis. Het eerste onderzoek van ultrageluid in biologische systemen niet voor imaging, maar voor zijn biologische effecten. 1 In 1950 Fry et al. 2. 3 HIFU toegepast op de menselijke hersenen met de bedoeling om afzonderlijke lesies te hyperkinetische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson te behandelen creëren. Met recente technische ontwikkelingen zijn klinische inrichtingen ontwikkeld die tot verscheidene klinische studies van HIFU voor de behandeling van goedaardige en kwaadaardige vaste tumoren van de lever, prostaat, blaas, nier, uterus, borst en pancreas.

Alvleesklierkanker is de vierde grootste oorzaak van kanker overlijden in de Verenigde Staten en meer dan 42.470 mensen werden pas gediagnosticeerd met alvleesklierkanker in de Verenigde Staten vorig jaar en de meeste patiënten sterven binnen een jaar. 4 Ongeveer 80% van de patiënten inoperabele ziekte op het moment van diagnose met een totale 5-jaars overleving van minder dan 1%. De mediane overleving van de patiënten met pancreaskanker minder dan 3 maanden zonder therapie en minder dan 6 tot 12 maanden behandeling. Daarom is de belangrijkste doelen van de behandeling van gevorderde pancreaskanker patiënten zijn om de algehele overleving en palliatie te verbeteren. Voorlopige studies suggereren dat HIFU nuttig zijn voor de palliatieve behandeling van kanker-gerelateerde pijn bij patiënten met inoperabele alvleesklierkanker kan zijn. 4-7 Deze beoordeling geeft een overzicht van HIFU, bespreekt de huidige klinische toepassingen van HIFU voor alvleesklier kanker, en richt zich op toekomstige toepassingen en uitdagingen.

OVERZICHT VAN HIFU

Ultrageluid is een vorm van mechanische energie die kan voortplanten door het merendeel van het menselijk lichaam. HIFU kan worden beschreven op analoge wijze aan het licht. Licht is een vorm van elektromagnetische energie die kan worden gebruikt om objecten (imaging) zie. Evenzo ultrageluid is een vorm van mechanische energie die kan worden gebruikt om beeldvorming uit te voeren. Indien de energie wordt geconcentreerd, b.v. met een vergrootglas aan zonlicht concentreren, het geconcentreerde energie voldoende is om een ​​object te branden in het brandpunt. Ook wanneer hoge intensiteit ultrasone energie wordt gegenereerd door een ultrasone transducer die mechanisch wordt gericht (bolvormig gekromd of via een focusserende lens) of elektronisch door een gefaseerde een array van omzetters, kan ultrasone energie warmte en ablateren weefsel. Het brandpunt kenmerken van de meeste klinisch beschikbare omzetters zijn even groot als een rijstkorrel, typisch 2-3 mm in diameter en 8-10 mm. De akoestische intensiteiten gebruikt in HIFU verschillen van diagnostische echografie bij dat de tijd gemiddelde akoestische intensiteit in het brandpunt is enkele ordes van grootte groter voor HIFU. Diagnostic ultrasound produceert typisch tijd gemiddelde akoestische intensiteit van ongeveer 100 mW / cm2, terwijl HIFU intensiteiten in het brandpunt dat is meer dan 10 kW / cm2 kan leveren.

1. Biologische effecten van HIFU

HIFU kan zowel thermische en mechanische effecten in het weefsel veroorzaken. Thermische effecten van HIFU gevolg van warmteontwikkeling in het brandpunt door absorptie van akoestische energie in het weefsel. De absorptie van ultrasone energie in het weefsel de temperatuur snel tot 100 kunnen verheffen&# X02103 ;. Richten van de ultrasone energie minimaliseert de kans op thermische schade aan tussenkomende weefsel tussen de transducer en het brandpunt, omdat de intensiteiten aanzienlijk lager buiten het focusgebied. Als de temperatuur wordt verhoogd tot 100&# X02103; dan koken vindt plaats op het focus en coagulative necrose optreedt onmiddellijk. Indien de temperatuur wordt verhoogd tot meer dan 100&# X02103; dan kan die bekend staat als thermische fixatie geschieden wanneer cellen geen lysis onderworpen en de weefselarchitectuur blijft relatief intact maar de cellen zijn niet langer levensvatbaar. Dit is waargenomen bij patiënten behandeld met HIFU gevolgd door chirurgische resectie. 8 Als de laesie ontwikkelt de cellen degenereren waardoor coagulatieve necrose; Dit effect is van belang voor de behandeling van de alvleesklier waarbij cellyse is potentieel autodigestive enzymen vrij en tot pancreatitis. Met HIFU behandelingen die leiden tot thermische fixatie hebben pancreascellen geen lysis onderworpen totdat de intracellulaire enzymen volledig gedenatureerde en zijn geïnactiveerd, theoretisch risico van pancreatitis met HIFU therapie verminderen.

HIFU kan ook mechanische bioeffects die niet worden gezien met lage intensiteit US produceren. Mechanische effecten omvatten akoestische cavitatie, straling kracht, shear stress en akoestische streaming / microstroming. Akoestische cavitatie is de belangrijkste mechanische verschijnsel dat optreedt wanneer een gasgevulde bubble samenwerkt met een ultrasoon veld. Met gas gevulde belletjes kunnen vormen in weefsels als reactie op ultrasone velden met hoge piek onderdrukken dat gas te winnen uit het weefsel waardoor belvorming of ze kunnen intravasculair in de vorm van ultrageluid contrastmiddelen worden ingebracht. Bubbles oscillaties in grootte ondergaan in reactie op positieve en negatieve druk van het ultrasone veld. Met de juiste ultrasone parameters (frequentie, pulslengte, pulsherhalingsfrequentie en druk amplitudes) en bubble omstandigheden (concentratie, grootte en samenstelling) een bubble expansie gevolgd door hevige ineenstorting van de bel die inertiële cavitaion wordt genoemd ondergaan. 9 Indien een bel ondergaat inertiële cavitatie, kan de kracht die de ineenstorting van de bel voldoende cellysis veroorzaken. 10 Radiation kracht is een ander mechanisch fenomeen dat kan ontstaan ​​door HIFU blootstelling die optreedt wanneer een golf ofwel wordt geabsorbeerd of gereflecteerd. Als de reflecterende of absorberende medium weefsel of ander vast materiaal, de akoestische kracht drukt tegen het medium, waardoor een stralingskracht. Als het medium is vloeibaar en kan akoestische streaming resultaten bewegen onder druk, dan. Acoustic streaming veroorzaakt door een oscillerende zeepbel in een akoestisch gebied direct rond de bellen is specifiek bedoeld als akoestische microstroming. 11

2. Toezicht op de HIFU behandeling

Op dit moment beschikbare commerciële apparaten maken gebruik van twee verschillende methoden van beeldvorming, echografie en MR, voor het begeleiden en bewaken van HIFU therapie. Echografie is relatief goedkoop en biedt real-time beeldvorming met behulp van dezelfde energie modaliteit als HIFU. Adequate echografie van het doel suggereert dat er geen obstakels (bijvoorbeeld darm gas of bot) aan ultrasone energie die het doel. Echter, echografie die in de huidige klinische inrichtingen niet de mogelijkheid van het uitvoeren thermometrie of andere controle van de focale regio laesievorming behalve identificeren hyperechoic veranderingen. De hyperechogeniciteit veranderingen op ultasound beeldvorming vertegenwoordigen gasbel vorming als gevolg van weefsel koken, en niet precies correleren met de werkelijke laesie die wordt gecreëerd. 12

MR-geleide HIFU biedt een uitstekende cross-sectionele beeldvorming van het doel. Bovendien MRI staat voor near-real-time monitoring van HIFU behandelingen door het verstrekken van de temperatuur informatie binnen seconden na HIFU behandeling. Echter, bewegingsartefacten en ruimtelijke resolutie zijn nauwkeurigheid in de klinische setting te beperken.

HIFU VAN pancreastumoren


HIFU is non-invasief ultrasone energie geleverd vanuit een extracorporale bron (fig. 1). Er zijn verschillende case series rapportage over het gebruik van HIFU behandeling van patiënten met pancreaskanker (tabel 1) zijn. 5. 6. 13-19 Deze rapporten, allemaal uit China, onderzocht het gebruik van HIFU als monotherapie of als combinatietherapie met chemotherapie. In het algemeen zijn deze rapporten suggereren dat HIFU is een effectieve therapie voor palliatie van pijn in verband met pancreaskanker. Bovendien werden geen significante bijwerkingen die in elk van deze studies. Het mechanisme van pijnverlichting bij deze patiënten is nog onduidelijk maar kan door schade zenuwvezels innerveren de tumor. In deze rapporten varieerde objectieve tumor respons van 14,6% tot 74% met een aantal gevallen blijkt significante reductie van de tumor volume. Toch zijn er geen vergelijkende studies uitgevoerd om aan te tonen dat de behandeling met HIFU verleent een overlevingsvoordeel geweest.

Ook u kunt bestellen hier.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

17 + 13 =