超声消融术：让不可能成为可能
作者：安娜·梅格德尔 

在研究生期间的一次意外发现，引领了密歇根大学生物医学工程师徐蓁（Zhen Xu）博士开发出全球首个非侵入性、非热肿瘤切除技术——超声消融术（Histotripsy）。二十年后，她和Rogel研究团队获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，用该技术治疗肝癌患者。以下是他们如何实现这一突破的故事。

突破的起点

2002年，徐蓁博士在密歇根大学攻读研究生，正在寻找研究项目。她的导师、生物医学工程学系创始主席查尔斯·凯恩（Charles Cain）博士被儿科心脏病学家阿奇·卢多米尔斯基（Achi Ludomirsky）医生联系，希望开发一种无需开胸的心脏组织切除方法，减少患有先天性心脏病儿童的身体负担。这种方法需要既非侵入性又无毒性。然而，经过数月的尝试，仍未取得任何进展。

凯恩告诉徐：“不要依赖已有的研究或文献，你需要创造全新的东西。”他说：“不要让你的创新思维被传统智慧‘污染’。”这句话让许感到兴奋，同时又充满疑问：“这该怎么实现呢？”

她开始研究超声波引发的空化现象，这是一种通过在组织中生成微气泡并使其扩张和坍塌来逐渐破坏组织的过程。超声波以其无毒性和非侵入性而著称，例如用于胎儿成像。但在当时，没有人认为空化现象可以被精确控制以特定目标组织为对象进行破坏。

经过数月的实验无果后，许尝试用极短时间、高功率的超声波脉冲作用于浸水的猪心脏组织。几秒钟后，她观察到组织中冒出了类似烟雾的物质——实际上是微小的组织碎片。一分钟后，组织上出现了一个孔洞。

“我的第一反应是：‘我是不是在做梦？’”她回忆道。

科学探索的旅程

这一发现引领徐蓁开启了一条漫长的科研之路，最终发展出了超声消融术。这是一种完全非侵入性、无热效应的组织破坏方法，不需要针头、切口或辐射暴露。通过将超声波聚焦于目标组织，形成微气泡的集群，产生高局部机械应力，最终导致细胞壁被破坏并不可逆死亡。

但为了确保初次实验结果并非偶然，她反复进行了多次实验，结果每次都成功。这证明了技术的可行性，也标志着超声消融术研究的正式起步。

此后，徐带领团队探索了空化现象的机理，并开发了相关设备，确保实验结果的稳定性。她说：“我们的任务是让不可能成为可能。每当事情看似无法实现时，我都会更深入地研究。”

通过十余年的研究，她与密歇根大学医学院的肿瘤专家合作，将超声消融术的研究推进到了临床应用阶段。

迈向临床的团队合作

2017年，放射学教授米沙尔·门迪拉塔-拉拉（Mishal Mendiratta-Lala）了解到许的研究，并积极参与动物实验。随后，徐又联系了密歇根大学外科教授克利福德·乔（Clifford Cho），共同研究超声消融术与癌症免疫治疗的结合潜力。

这些合作推动了临床试验的开展。试验表明，超声消融术不仅能有效摧毁肝肿瘤，还能激活患者的免疫系统，甚至在未接受治疗的肿瘤部位也引发抗肿瘤免疫反应。这一发现可能改变未来的癌症治疗方式。

患者的福音

相比传统手术或其他肿瘤消融技术，超声消融术的优势在于完全非侵入性，患者无需长时间恢复，甚至可以当天出院。

临床试验协调员瓦莱丽·卡伊金（Valerie Khaykin）表示，这项技术尤其适合不适合传统手术的高龄或伴有合并症的患者。“这对他们来说是颠覆性的改变，”她说。

展望未来

2023年10月，HistoSonics公司获得FDA批准，将超声消融术设备用于治疗肝癌患者。下一步，徐蓁团队计划申请肾脏肿瘤和胰腺肿瘤的FDA认证，并深入研究超声消融术与免疫治疗的联合效应。

“我已经为此努力了20多年，”徐说，“但这只是开始。我希望这项技术未来能够应用于更多疾病，造福更多患者。”

（本文作者根据作者原文重新编译）