提到超聲，大家往往會想到B超等超聲成像設(shè)備或是海扶刀等利用超聲熱效應(yīng)的超聲治療設(shè)備。但今天小編要介紹的這款瓦里安和強(qiáng)生參與投資，連達(dá)芬奇的爸比Frederic Moll也看好的超聲治療機(jī)器人不走尋常路，背后的核心原理是超聲波的“空化效應(yīng)”。為什么這款超聲治療機(jī)器人會受到諸位大佬的青睞？目前市場上還有哪些應(yīng)用空化效應(yīng)的超聲治療設(shè)備？一起來看看吧！

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一、超聲治療的定義

引起人耳聽覺器官有聲音感覺的波動稱為聲波，聲波是物體機(jī)械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式，而振動是指物質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運動。人耳的聽力閥值范圍在16Hz～20kHz。超過人耳聽力閥值上限的聲波，即大于20kHz的聲波叫做超聲波，簡稱聲波。臨床上常用的超聲頻率在2～10MHz。一定劑量的超聲波作用于人體組織，會產(chǎn)生一定的生物效應(yīng)（熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)）等，利用這些效應(yīng)達(dá)到醫(yī)療目的，便形成了超聲治療。

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二、超聲波的空化效應(yīng)是什么？

超聲波在生物體內(nèi)傳播使液體中產(chǎn)生微小氣核（空化核），當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，發(fā)生空化氣泡的形成、增大和崩潰的動力學(xué)過程叫空化效應(yīng)，具有穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化兩種形式。由于液體在超聲波振動下產(chǎn)生數(shù)以萬計的微空化氣泡。氣泡在超聲波縱向傳播形成負(fù)壓區(qū)生長，而在正壓區(qū)迅速閉合，在這交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸，氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，伴隨高溫會產(chǎn)生巨大的瞬時壓力。空化核在崩潰的瞬間產(chǎn)生高溫、高壓、發(fā)光及沖擊波等極端的理化現(xiàn)象，導(dǎo)致生物體細(xì)胞發(fā)生化學(xué)和毒性反應(yīng)，如細(xì)胞變性、溶解、酶活力改變、代謝障礙等，使生物體受破壞。

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三、超聲治療機(jī)器人——Edison

成立于2009年的HistoSonics推出的Edison就是我們今天打算介紹的圖像引導(dǎo)超聲治療機(jī)器人。它利用聚焦聲能產(chǎn)生壓力，液化亞細(xì)胞并破壞目標(biāo)組織，從而治療病變組織和腫瘤細(xì)胞。Edison包括一個機(jī)械臂、超聲探頭、影像顯示屏及控制面板，并且內(nèi)置有微型計算機(jī)，負(fù)責(zé)影像計算和控制機(jī)械臂運動。它能將脈沖聲波能量輸送到人體內(nèi)，而無需任何切口或針頭，并且能夠在亞細(xì)胞水平上破壞組織，而醫(yī)生通過設(shè)備顯示屏實時監(jiān)測“氣泡云”和治療效果。

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Edison實施治療有三部曲：制定計劃，醫(yī)生根據(jù)目標(biāo)的形狀和大小確定治療計劃；脈沖，向目標(biāo)組織傳遞脈沖確定產(chǎn)生氣泡云和細(xì)胞破壞所需的能量，從而為每個目標(biāo)提供個性化治療；實施治療，醫(yī)生發(fā)起控制治療并實時監(jiān)控，同時系統(tǒng)會自動將氣泡云移動完成整個治療計劃。

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Edison能夠為患者提供具有精確性、可控制性、個性化、組織特異性的治療。組織裂變利用脈沖聲波從目標(biāo)組織中自然存在的氣體中誘發(fā)“氣泡云”。這些氣泡云在微秒內(nèi)形成并坍塌，從而以非侵入性和非熱性方法產(chǎn)生足以破壞細(xì)胞和亞細(xì)胞水平組織的機(jī)械力。 Edison 最近在西班牙巴塞羅那進(jìn)行的一項一期研究的臨床數(shù)據(jù)顯示，100%的靶向肝腫瘤治療在急性技術(shù)上是成功和安全的。此外，參與實驗的8名患者中有2名顯示腫瘤生物標(biāo)記物明顯減少，肝內(nèi)未治療腫瘤體積穩(wěn)定或減少。由于傷口幾乎無創(chuàng)，康復(fù)時長短到可以在門診使用，患者的治療費用也能夠顯著降低。HistoSonics技術(shù)源自密歇根大學(xué)，目前，其重點治療領(lǐng)域包括肝癌、腎癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌和腦癌等腫瘤疾病。

四、瓦里安、強(qiáng)生等投資商看中了啥？

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2019年4月8日，HistoSonics宣布完成C輪融資，該輪融資由放射治療和腫瘤學(xué)解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司領(lǐng)投，強(qiáng)生醫(yī)療創(chuàng)新風(fēng)投部門JJDC、Lumira Ventures等跟投。融資還得到了手術(shù)機(jī)器人先驅(qū)、Intuitive Surgical的創(chuàng)始人、Auris Health的前董事長兼首席執(zhí)行官Frederic Moll博士的支持。作為融資的一部分，瓦里安、Lumira Ventures和JJDC也加入了公司董事會。HistoSonics計劃用這輪融資資金完成關(guān)鍵的監(jiān)管和商業(yè)里程碑，并擴(kuò)大其突破性平臺Edison的開發(fā)。

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瓦里安戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁兼新的HistoSonics董事會成員Greg Sorensen表示：“我們認(rèn)為HistoSonics開發(fā)的Edison將先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)和成像技術(shù)以及專用的傳感技術(shù)相結(jié)合，可提供高精確度和高控制力的個性化治療。這項新穎的技術(shù)能為患者帶來治療的福音，為醫(yī)生提供實時監(jiān)控的能力，有望在全球市場治療更多的患者。”

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五、超聲空化效應(yīng)的其他應(yīng)用

超聲霧化器是利用超聲波在藥物溶液中產(chǎn)生的空化效應(yīng)，讓藥液變成能直接被患者病灶處吸收的霧粒的超聲治療儀器。藥液表面與空氣交界處在受到垂直于它的超聲波作用時，會形成表面張力波。當(dāng)表面張力波足夠強(qiáng)時，就會在其波峰處飛出霧粒。這些霧粒的尺寸會隨著超聲頻率的上升而變小。當(dāng)超聲頻率為1.45MHz時，能高效地把藥液在常溫下分裂成直徑為1～5um的的大量微粒（尺寸與肺泡直徑相近）。這些微粒能充分吸附在患者支氣管、肺泡等處。超聲霧化器在兒童醫(yī)院最普遍，常用于兒童上呼吸道疾病的治療，如扁桃體炎。

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結(jié)語

隨著人們對腫瘤治療從有創(chuàng)傷到小創(chuàng)傷甚至到無創(chuàng)傷的期待，越來越多的無創(chuàng)腫瘤治療新技術(shù)應(yīng)運而生。希望HistoSonics開發(fā)的Edison能盡早上市，幫助更多患者度過難關(guān)。也希望更多的研究者能發(fā)掘出超聲治療的潛力。