Nauji chirurgijos garsai

Phyllisei atliekama smegenų operacija. Bet ji išlieka budri. Nėra jokių skalpelių ar kraujo, perpjauto kūno, neboluoja kaulai. Vietoje to chirurgas Phyllisei ant viršugalvio atsargiai uždeda dangtelį ir paspaudžia jungiklį. Giliai jos smegenyse, mažas audinio gabalėlis įkaista ir ima degti, tuo tarpu aplinkiniai audiniai lieka nepaliesti. Vėliau tą dieną Phyllisė gali eiti namo, išvaduota nuo neurologinio sutrikimo, dėl kurio pastaruosius 30 metų jos dešinioji ranka smarkiai drebėdavo, vos pabandžius ja naudotis.

Už tokį įspūdingą pasveikimą ji turėtų dėkoti tam tikrai ultragarso formai. Lygiai, kaip didinamuoju stiklu galima fokusuoti saulės spindulius ir padegti popierių, intensyvios ultragarso bangos gali būti koncentruojamos žmonių audinių deginimui. Bangos nekenksmingos, kol pasiekia susitelkia židinio taške, tad chirurgai gali operuoti giliai kūne, nepakenkdami supantiems audiniams.

Šiam didelio intensyvumo fokusuotam ultragarsui (HIFU) nereikia daryti pjūvių, ir daugeliui operacijų netgi nereikia nuskausminimo, tad pacientai atvykti į ligoninę ir išvykti gali tą pačią dieną. „Kai tvarkomasi su daugybe labai sergančių žmonių, tai yra milžiniškas privalumas,“ pažymi Gail ter Haar, tyrinėjanti ultragarsą Vėžio tyrimų institute Londone.

Po daug žadančių bandymų gydant prostatos vėžį, panašu, HIFU gali tapti medicinos šveicarišku peiliuku, panaudojamu visokiausiose procedūrose. Ir netgi kūno dalyse, kur sufokusuotos bangos negali deginti audinio tiesiogiai, jos gali padidinti vaistų patekimą į konkrečius organus. Šis metodas netgi buvo panaudotas sunkių ligų prevencijai vaisiams gimdoje.

Phyllisės sėkmės istorija yra naujausias prieš 70 metų prasidėjusios kelionės žingsnis. Johnas Lynnas su kolegomis Kolumbijos universitete Niujorke buvo pirmieji, penktajame XX a. dešimtmetyje pabandę nukreiptomis ultragarso bangomis sunaikinti biologinius audinius. Nors jiems pavyko sukurti pažeidimus katės smegenyse, su minimalia žala regionams, į kuriuos nesitaikyta, tačiau kraniotomijos būtinybė – kai dalis kaulo pašalinama nuo kaukolės, – o be to, sudėtingos vaizdavimo technologijos nebuvimas reiškė, kad bendroji chirurgija šiuo būdu nelabai domėjosi. Dabar, turėdami pažangesnius siųstuvus, galinčius fokusuoti spindulius už kietųjų audinių, pavyzdžiui, kaulų, ir tokias vaizdavimo technologijas, kaip branduolių magnetinis rezonansas, gydytojai gali veikti tiksliau, taikydamiesi į audinių sritis, kurios kartais būna vos milimetro dalių skersmens.

Toks tikslumas atrodo pasirengęs revoliucionuoti prostatos vėžio gydymą. Įprastai, kai reikia pašalinti auglį, pašalinama visa prostata, kas gali pažeisti nervus ir raumenis, kontroliuojančius šlapinimąsi. Todėl 70 procentų pacientų praranda erekcijos galimybę ir maždaug 15 procentų nesulaiko šlapimo. Ne tokia invazinė procedūra yra radioterapija, tačiau ji vis vien gali pažeisti aplinkinius nervus. Be to, radioterapija paprastai nekartojama, jei vėžys grįžta, kadangi kyla pernelyg didelė grėsmė, kad DNR pažeidimas gali sukelti antrinius auglius.

Tuo tarpu, fokusuotu ultragarsu chirurgai gali išdeginti auglius po trupinėlį, taikydamiesi į ryžio grūdelio dydžio plotelį. ( žr. „Be kraujo, prakaito ar ašarų“). Bandymų rezultatai kol kas įspūdingi: 2012 m. maždaug 40 vyrų, kuriems taikyta HIFU, tyrime, 90 procentų galėjo išlaikyti erekciją ir nė vienam nepasireiškė šlapimo nelaikymas. Po vienerių metų, 95 procentams nebuvo jokių ligos ženklų (Lancet Oncology, vol 13, p 622).

Pažymėtinas atsigavimo po procedūros laikas. „Kai kurie žmonės sakė dar tą pačią dieną vykę apsipirkti,“ sako Louise Dickinson iš UCL, tyrinėjanti ilgalaikius prostatos vėžio terapijos rezultatus. „Vienas vyras sakė, kad tai buvo lengviau, nei nueiti pas dantistą plombuoti danties.“ Dabar ruošiami plataus masto prostatos vėžio gydymo ultragarsu klinikiniai bandymai, bet tam, kad jis būtų rekomenduotas gydymui, reikia daugiau ilgalaikio efektyvumo įrodymų.

Palaikomi daug žadančių prostatos vėžio gydymo rezultatų, dabar daug tyrimų vyksta, bandant naudoti garsą gydant ir kitus kitų sutrikimus, tarp kurių kasos vėžys ir skydliaukės augliai, galintys sukelti vėžį. Viena iš ambicingesnių idėjų yra naudoti HIFU problemų sprendimui giliai smegenyse. Ši technika turi daug pranašumų, iš kurių ne mažiausias ir tas, kad nereikia atverti kaukolės. Be to, apeinami sveiki sluoksniai, išsaugant normalų funkcionavimą.

Žinoma, tai negalima sakyti, jog tai paprasta. Ultragarso sklidimo per įvairius adinius greitis skiriasi – kaulai sugeria daug garso, tuo tarpu želės pavidalo smegenų daug mažiau. Lyg to dar nebūtų gana, kaukolės storis nėra visur vienodas. Todėl chirurgai turi naudoti kompiuterinę tomografiją tūkstančių kaukolės taškų storio išmatavimui. Paskui ant paciento galvos uždedama šalmas, pilnas ultragarso šaltinių, vadinamųjų keitiklių. Kiekvienas keitiklis suderinamas, naudojant informaciją apie po apačia esančio kaulo tankį, kad skleistų būtent tinkamo dažnio ultragarsą, būtent reikiamą laiką, kad bangos susikoncentruotų norimame smegenų taške.

Pernai ši technika buvo panaudota 15 nuo tremoro kenčiančių žmonių, tarp kurių buvo ir Phyllisė (New England Journal of Medicine, vol 369, p 640). Tam gydytojai pažymėjo mažytę gumburo dalį, perduodančią motorinius signalus į žievę – taip užblokuodami dalį nenormalaus neuronų aktyvumo, kuris kitu atveju būtų perduotas į raumenis ir sukeltų drebėjimą. „Visa procedūra truko tikriausiai trumpiau nei porą valandų, ir be keisto zvimbiančio pojūčio, buvo visiškai beskausmė,“ sakė Phyllisė. Kadangi bandymas buvo skirtas ištirti procedūros saugumą, jie siekė pagydyti tik jos dešinės rankos nevalingus judesius. Rezultatas pasimatė išsyk. „Vos išėjau iš ligoninės, galėjau puikiausiai rašyti, kaip ir buvo anksčiau,“ pasakoja ji. „Laikui bėgant, rašysena kiek pablogėjo, bet vis vien daug geresnė, nei kairės rankos.“ Kiti 14 pacientų bandyme patyrė panašius pagerėjimus ir nors iš pašalinių poveikių pasireiškė laikinas kalbos sutrikimas, o keturiems pacientams nežymūs, bet jautrumo pokyčiai veide ar pirštuose, visi sutiko, kad procedūra smarkiai pagerino jų gyvenimo kokybę.

Tikimasi, kad tai gali būti naujos neinvazinės smegenų chirurgijos pradžia. „Greitai pradėsime bandymus, siekdami sumažinti judėjimo problemas sergantiesiems Parkinsono liga ir gydyti smegenų auglius,“ sako Nealas Kassellis, Focused Ultrasound Foundation direktorius Charlottesville'yje, Virdžinijoje.

Nežiūrint šias sėkmes, HIFU turi savų apribojimų. Pavyzdžiui, kaulų vėžys praktiškai nepaliečiamas, kadangi skeleto audinys ultragarso bangas greitai absorbuoja. „Sunku sutelkti energiją giliai kaule,“ sako Wladyslaw Gedroyc, St Mary's ligoninės Londone konsultantas radiologas. Tokį vėžį sunku pašalinti ir įprastiniais chirurgijos metodais, kadangi sunku apeiti svarbius nervus, o bet kuriuos pašalintus kaulus reikia rekonstruoti įskiepiais ar protezais.

Sproginėjantys burbuliukai

Tačiau fokusuotas ultragarsas gali būti daug daugiau, nei vien skalpelio pamaina. Jis gali atverti duris procedūroms, kurių nebūtų įmanoma atlikti įprastiniais metodais. Ypač domimasi ultragarso panaudojimu vaistų pristatymui. Vienas būdas – kurti vaistus, kurie suleidus būtų inertiški, o atsidūrę šalia auglio, būtų aktyvuojami HIFU sukuriamu karščiu. Taip norima padidinti vaisto koncentraciją ten, kur jo labiausiai reikia, o likusiame kūne sumažinti pašalinį poveikį.

Kitais atvejais gydymui galėtų būti naudojami „mikroburbuliukai“. Šis fenomenas buvo atrastas netyčia, ar bent jau taip skelbia legenda, sako Eleanor Stride iš Oksfordo universiteto. „Jie būdavo daromi tiesiog suplakant kraują ir suleidžiant jį atgal.“ Dabar galima įsigyti jau paruoštų mikroburbuliukų, kurių skersmuo 1 – 10 mikrometrų. Jie susideda iš dujų burbuliukų, kuriuos palaiko išorinis sluoksnis išlipidų, baltymų ar polimerų. Šie burbuliukai dažnai naudojami atliekant ultragarso skenavimą, kadangi jie padidina kraujo kontrastą su supančiu audiniu. Tačiau atsidūrę tinkamo dažnio ir intensyvumo ultragarso bangos kelyje, jie plečiasi ir traukiasi, kol galiausiai staiga kolapsuoja, sukurdami smūginę bangą.

Jei taip atsitiktų smegenyse, galėtų būti pažeistas hematoencefalinis barjeras – membranų sluoksnis apie kapiliarus, atskiriantis kraują nuo tarpląstelinio skysčio aplink smegenis. Šis barjeras apsunkina vaistų patekimą į smegenis, tarkime, per chemoterapiją, bet pradūrimas sudėtinga procedūra, nes išliekantis pažeidimas susilpnintų smegenų gynybą nuo bakterijų. Tačiau 2012 m. tyrimuose su makakomis nustatytas specifinis dažnis, reikalingas grįžtamo barjero sutrikdymo sukėlimui vos keletui valandų – pakankamai laiko vaistų pristatymui į smegenis su minimalia infekcijos rizika (PLoS One, doi.org/p9n).

Kitur kūne gali būti įmanoma sudėti tradicinės chemoterapijos veikliąsias medžiagas į mikroburbuliukus ir susprogdinti norimoje sunaikinti vietoje. „Tai dar neatlikta, bet jau esame visai šalia,“ sako Stride. Jos kolega Constantin Coussios rengiasi žengti pirmąjį žingsnį. Šiais metais jo komanda sušvirkš chemoterapinių vaistų žmonėms, sergantiems kepenų vėžiu. Vaisto lašeliai bus su lipidų apvalkalu, kurį galima suardyti ultragarsu. Jei tai suveiks, tada jie bandys naudoti mikroburbuliukus, pilnus dujų ir vaistų kaip pernešėjus, be to, nuo burbuliukų sugniužimo kylančios smūginės bangos cheminės medžiagos paklius giliau į auglį, kur jam galės padaryti daugiau žalos. Panašus būdas būtų itin naudingas vaistų įterpimui, sergant kaulų vėžiu, kurį taip sunku pasiekti tradicine chirurgija.

Fokusuotas garsas netgi gali padėti gydytojams gydyti pacientus, kurie anksčiau buvo laikomi neliečiamais – pavyzdžiui, kol jie dar gimdoje. Pirmą kartą tai buvo pademonstruota 2013 m., vadinamosios dvynių reversinės arterinės perfuzijos atveju. Tai retas sutrikimas, paveikiantis du vaisius – vienas vystosi normaliai, kai tuo tarpu kitam neišsivysto galva, rankos ar širdis. Du vaisiai sujungti bambagysle, einančia per placentą ir dvynio, neturinčio širdies, gyvybę palaiko kito dvynio širdies pompuojamas kraujas. Dėl to sveikajam dvyniui tenka didžiulis abiejų kūnų aprūpinimo krūvis, dažnai besibaigiantis širdies sustojimu ir mirtimi.

Chirurgai, tarp 13 ir 17 panaudojo HIFU nenormalaus vaisiaus atskyrimui nuo placentos ir išvadavo sveikąjį dvynį nuo naštos. Vėliau kūdikis buvo sėkmingai pagimdytas (Ultrasound in Obstetrics & Gynecology, vol 42, p 112).

Tokios delikačios procedūros sėkmė leidžia žvilgtelėti į ateitį. Pavyzdžiui, Kassellis yra tikras, kad dar tik pradedame suprasti šios technologijos potencialą. „Tai lazda, kurią mes dar tik mokomės valdyti,“ sako jis.

Gedroyc jam antrina. „Tai labai galingas įrankis“. „Kai pamąstai, vienintelis ribojantis dalykas yra vaizduotė.“

Helen Thomson New Scientist naujienų reporterė

Helen Thomson
New Scientist, № 2950