Page History

Fokusoitu ultraääni, jonka englanninkieliset lyhenteet ovat HIFU (=High-Intensity Focused Ultrasound) tai FUS (=Focused UltraSound), on erittäin tarkka lääketieteellinen toimenpide, joka käyttää suuri-intensiteettistä tarkennettua/fokusoitua ultraääntä. Siinä kuumennetaan operoitavaa kudosta, joka on vahingoittunut tai sairastunut. Äkillinen lämpötilan nousu kudoksessa aiheuttaa halutun kudoksen tuhoutumisen.[1]

Fokusoitu ultraääni voi siis tuhota kudosta termaalisella reaktiolla, eli nostamalla kontaminoituneen kudoksen lämpötilaa riittävästi. FUS toimii myös toisella tavalla, joka on kudoksen tuhoaminen mekaanisesti. Siinä ultraääni reagoi kaasujen kanssa, muodostaen ”mikrokuplia”. Nämä saadut kuplat oskilloivat (värähtelevät) erittäin voimakkaasti. Riittävällä ultraäänen intensiteetillä kuplat saadaan romahtamaan, vapauttaen massiivisen määrän painetta. Tätä kuplien hajoamista kutsutaan kavitaatioksi (ANKKURI). Kavitaation voimakkuus voi olla niin suuri, että se tekee tuhoa ympäröineeseen kudokseen tai jopa likvidoi kokonaan ympäröineet solut. Tätä keinoa kuitenkin vältetään kliinisessä käytössä johtuen kavitaation ennalta arvaamattomuudesta.ennalta arvaamattomuudesta. [1], [2], [3]

Fokusoitu ultraääni on eräs terapeuttisen ultraäänen muodoista, missä käytetään noninvasiivisia menetelmiä potilaiden hoitamiseen. Noninvasiivisella menetelmällä tarkoitetaan sitä, että toimenpiteessä ei tarvitse puhkaista ihoa tai tehdä siihen haavaa, joka kasvattaa esimerkiksi kudoksen infektoitumisen todennäköisyyttä. Tässä menetelmässä lähetetään kohdennettua akustista energiaa haluttuun kohtaan kudoksessa. Fokusoidun ultaäänen suuri hyöty piilee myös siinä, että sillä päästään operoimaan syvälle kudokseen vahingoittamatta ympäröivää kudosta, kuten kuvasta 1 näkyy. Fokusoitu ultraääni on ionisoimatonta säteilyä, koska ultraääni nimensä mukaisesti on ääntä eli paineen vaihteluita ilmassa, jolla on suuri taajuus ( >20kHz). Muita ultraäänen muotoja on esimerkiksi lääkeaineiden vienti haluttuun kehon osaan tai ultraääni hemostaasi, missä ultraäänellä saadaan verenvuoto tyrehdytettyä.[1], [4]

Image AddedImage Removed

Kuva 1. Fokusoidun ultraäänen toimintaperiaate.

...

Mikä on fokusoidun ultraäänen toimintaperiaate ja kuinka tarkasti sillä voidaan operoida?

Kuten jo aiemmin mainitsin fokusoidun Fokusoidun ultraäänen toimintaperiaate on vastaava kuin suurennuslasin, kun sillä halutaan polttaa esimerkiksi lehtiä. Eli siinä suurennoslasi kerää kaikki linssiin tulleet auringonsäteet kulkemaan tietyn pisteen kautta, jota kutsutaan polttopisteeksi. Ja kun linssi asetetaan siten, että polttopiste on mahdollisimman pieni, saadaan aikaiseksi suuri energian intensiteetti, mikä tarkoittaa sitä, että kyseisen pisteen lämpötila alkaa nousemaan nopeasti. Lopputuloksena saadaan lehti syttymään tai tuhottua lehden rakenne polttopisteestä.

Fokusoidussa ultraäänessä käytetään akustista linssiä kohdentamaan monia risteäviä ultraäänen säteitä, jotka ohjataan syvälle ihmisen kudokseen haluttuun polttopisteeseen, jonka tarkkuus on erittäin suuri. Riippuen linssin muotoilusta sekä ultraäänen muuttujista polttopisteen mitat ovat pienimmillään 1x1,5 mm tai suurimmillaan 10x16 mm. Myös ultraäänen muodot voivat vaihdella suuresti, kuten kuvasta 2 ilmenee. [5]

Image RemovedImage Added

Kuva 2. Säteilytysten koot ja muodot.

...

Suoritettaessa kliinisiä toimenpiteitä HIFU:n avulla, on tyypillistä, että käytetään jotain lääketieteellistä kuvantamismenetelmää auttamaan operaatiossa. Käytetyt kuvantamismenetelmät ovat MRI (=magnetic resonance imaging), joka usein lyhennetään MrgHIFU ( Magnetic Resonance guided High Intensity Focused Ultrasound) sekä ultraääni, joka lyhennetään USgFUS tai UsgHIFU (Ultrasound-guided Focused Ultrasound).[1]

Syy miksi jotain kuvantamismenetelmää tarvitaan fokusoitua ultraääntä käytettäessä on se, että voidaan varmistua polttopisteen oikeasta paikasta sekä voidaan suunnitella hoitoa. Hyvä esimerkki tästä on kirurgi Yoav Medanin pitämässä Ted Talkissa missä näytetään esimerkkitapaus FUS:in toiminnasta. Siinä hoidettaessa, vapaa käännös, heiluvan käden syndroomaa (shaky hand syndrome) potilaan aivoihin kohdistetaan ensin pieni määrä ultraääntä, joka nostattaa kyseisen paikan lämpötilää vain muutaman asteen. Tämä lämpötilan nousu havaitaan magneettikuvassa. Ja kun on havaittu, että noussut lämpötila oli oikeassa kohtaa aivoja, voidaan suorittaa toimenpide. Toimenpide kestää muutamasta sekunnista pariin kymmeneen sekuntiin, minä aikana poltettavan kohdan lämpötila nousee 65° – 85°C tuhoten turmeltuneen kudoksen (Kuva 3). Se miksi lämpötilaa ei nosteta korkeammaksi johtuu siitä, ettei kudosta haluta alkaa kiehuttamaan, sen arvaamattomien seurauksien vuoksi. (ANKKURI!)[6]

Image RemovedImage Added

Kuva 3. Magneettikuvauksella saatu jatkuva lämpötilan mittaus tuhottavasta kohteesta.

...

Fokusoitua ultraääntä voidaan siis käyttää funktionaaliseen neurokirurgiaan, kuten edellä mainitsin. Sillä on myös monia muita käyttökohteita, joita ovat muun muassa: munuaiskivien tuhoaminen, kaihileikkaukset missä silmän sisempi linssi emulsifioidaan ANKKURI! (silmän eri nesteet sekoitetaan keskenään) ultraäänen avulla, lääkkeiden täsmäkuljetus aivoihin sekä kasvainten poistoissapoistot. Molempia hyvän- ja huononlaatuisia kasvaimia voidaan poistaa FUS:illa. [1],[7]

Image AddedImage Removed

Kuva 4. Fibroosin (sidekudoksen) poisto naisen kohdusta FUS:in avulla.

Yhteenvetona fokusoitu ultraääni on vielä alkutekijöissään oleva teknologia, jonka käyttöönotto ei ole yleistynyt maailmalla. Sillä on kuitenkin huomattava potentiaali muuttaa monien eri sairauksien hoitomuotoja ihmisystävällisemmäksiihmisystävällisemmiksi, toimivammiksi sekä turvallisemmaksi. Onneksi kehityksen suunta on oikea ja Siksi onkin hyvä, että FUS:ia tutkitaan ja kehitetään alati, sekä sen . Lisäksi fokusoidun ultraäänen käyttöönotto on lisääntynyt huomattavasti muutaman viime vuoden aikana.[8]

Lähteet

1. Anchor
   HIFUwiki HIFUwiki

   Wikipedia, 2014, High-Intensity focused ultrasound, viitattu 23.10.2014

http://www.fusfoundation.org/news/1293-ted-talks-on-focused-ultrasound

https://www.youtube.com/watch?v=x4lA-M3zbdU

http://en.wikipedia.org/wiki/Medical_ultrasonography

http://en.wikipedia.org/wiki/High-intensity_focused_ultrasound#Theory

2. Anchor
   Fusfoundation Fusfoundation

   Focused ultrasound foundation, 2014, Mechanisms of Action, viitattu 23.10.2014

3. Anchor
   youtube youtube

   Youtube: Michigan Engineering, 2012, Histotripsy, a non-invasive cancer treatment, viitattu 23.10.2014

4. Anchor
   hemostaasi hemostaasi

   Wikipedia, 2014, Hemostasis, viitattu 23.10.2014

5. Anchor
   fusoverview fusoverview

   Focused ultrasound foundation,Technology Overview, viitattu 23.10.2014

6. Anchor
   tedtalk tedtalk

   Ted Talks, 2011, Ultrasound surgery –healing without cuts, viitattu 23.10.2014

7. Anchor
   emulsifio emulsifio

   Wikipedia, 2014, Phacoemulsification, viitattu 23.10.2014

8. Anchor
   fusstate fusstate

   Focused ultrasound foundation, 2014, State of Tecnhology, viitattu 23.10.2014

Liitteet

Kuva 1: http://www.fusfoundationfusinstruments.orgcom/thewp-technology/overview

http://www.insightec.com/MRgFUS-Technology.html

content/uploads/2013/08/IntroPic.png

Kuva 2 : http://www.uterine-fibroidsfusfoundation.org/mrimages/colored_guidedspots.htmljpg

Kuva 3: httphttps://radiologywww.ucsfinsightec.educom/contentManagment/aboutuploadedFiles/technology/mrg-fusimageGallery/279.jpg

Kuva 4: http://enwww.wikipediauterine-fibroids.org/wiki/Hemostasishttp://en.wikipedia.org/wiki/PhacoemulsificationcontentManagment/uploadedFiles/imageGallery/1big(1).jpg