О разрушении лейомиосаркомы ультразвуком

⚕️ Наши первые эксперименты по бесконтактному разрушению лейомиосаркомы опубликованы в высокорейтинговом журнале Ultrasonics (Q1, IF 4.1).

📖 Подробнее – в полном тексте статьи и в нашем докладе на конференции «Волны–2025».

Кратко:

Лейомиосаркома – очень агрессивная злокачественная опухоль и одна из наиболее распространенных типов сарком мягких тканей.
Основной метод борьбы с ней – хирургическое удаление, однако далеко не все пациенты могут перенести такую операцию.

🫧 Исследователи LIMU предложили использовать метод гистотрипсии с кипением для бесконтактого механического (нетеплового) разрушения тканей в теле человека с помощью импульсов фокусированного ультразвука с ударными фронтами. При этом целевая ткань в фокусе превращается в жидкость как в «дистанционном блендере».

🔎 Совместное исследование LIMU с МНОИ МГУ впервые продемонстрировало возможность бесконтактного разрушения человеческой лейомиосаркомы ex vivo (т.е. вне организма) с помощью метода гистотрипсии с кипением под ультразвуковым контролем.

Следующим шагом в исследованиях станет оптимизация протоколов в лабораторных условиях и адаптация метода для клинического применения.

Подробнее:

Лейомиосаркома – агрессивная и быстрорастущая злокачественная опухоль, развивающаяся из гладкомышечной ткани, и один из самых распространенных типов сарком. Такая опухоль может возникать в различных анатомических областях, но чаще всего встречается в забрюшинном пространстве, матке, конечностях и кровеносных сосудах.

Сейчас стандартом лечения является хирургическое удаление опухоли, иногда в сочетании с лучевой и химиотерапией, однако далеко не все пациенты могут перенести такое лечение, а в неоперабельных случаях пациентам оказывается лишь паллиативная помощь. Поэтому исследователи ищут новые, щадящие и при этом эффективные методы локального нехирургического лечения лейомиосаркомы.

🫧 Идея метода гистотрипсии с кипением заключается в фокусировке периодической последовательности высокоамплитудных ультразвуковых импульсов миллисекундной длительности от излучателя, расположенного вне тела пациента, через кожу и здоровые ткани на патологическую область. При этом разрушение этой области происходит не за счет ультразвукового нагрева, а механически при воздействии на опухоль нелинейных акустических волн с резкими перепадами давления (ударными фронтами).

В результате нежелательная ткань дистанционно «перемалывается» в бесструктурную суспензию, не повреждая при этом здоровые ткани, окружающие целевую область или находящиеся на пути к ней, а весь процесс можно наблюдать и контролировать с помощью доступных диагностических аппаратов УЗИ.

В предыдущих работах мы показали, что сложность механического разрушения биологических тканей ультразвуковыми методами (гистотрипсии) во многом определяется не только жесткостью тканей, но и их составом и структурной организацией. В частности, неоднородные ткани с выраженной направленностью структуры, такие как миокард, миома матки, мозговое вещество почки и белое вещество мозга, имеют более высокую устойчивость к механическому разрушению ультразвуком и потому требуют более высокой дозы воздействия для их полного разрушения, чем однородные ткани той же или даже более высокой жесткости.
Поскольку лейомиосаркома в основном состоит из гладкомышечной ткани (так же, как, например, миома матки, сложно поддающаяся механическому разрушению), ее устойчивость к гистотрипсии и соответствующие требуемые дозы воздействия и были исследованы в опубликованной работе.

🔎 В совместном исследовании LIMU с врачами МНОИ МГУ использовались аутопсийные образцы человеческой лейомиосаркомы почки и забрюшинного пространства, клиническая репрезентативность которых предварительно оценивалась с использованием диагностического УЗИ-аппарата с функцией эластографии сдвиговой волной по совпадению жесткости исследуемых образцов с клинически наблюдаемыми значениями.
Образцы затем помещались в установку с фокусирующим излучателем ультразвука, специально разработанную учеными МГУ для лабораторных испытаний. Короткие высокоинтенсивные ультразвуковые импульсы длительностью 1–2 мс фокусировались в толще опухоли под УЗИ-навигацией для разрушения заданного объема злокачественной ткани.

Гистологический анализ микроструктуры образцов опухолей после ультразвукового воздействия подтвердил полное разрушение опухолевых клеток в целевых объемах при сохранении четких границ шириной менее 200 мкм между разрушенной и интактной тканью. При этом длительность каждой процедуры разрушения планируемых объемов злокачественной ткани до 230 куб. мм. не превышала 20 минут и успешно контролировалась с помощью обычной УЗИ-визуализации. Авторы работы считают, что дальнейшая оптимизация параметров ультразвукового воздействия позволит еще больше сократить время процедуры, делая ее еще выигрышнее для клинического использования в качестве неинвазивной альтернативы существующим инвазивным и малоинвазивным методам лечения лейомиосаркомы.

В этом исследовании рассматривалась классическая лейомиосаркома, являющаяся наиболее часто встречающимся подтипом этой опухоли. При этом мы предполагаем, что другие типы лейомиосарком, такие, как миксоидная с более низкой плотностью клеток или плеоморфная с меньшим содержанием соединительной ткани, окажутся еще более чувствительными к их механическому разрушению методом ультразвуковой гистотрипсии.

Будущие исследования LIMU будут направлены на оптимизацию режимов ультразвукового воздействия на различные типы лейомиосарком, адаптацию метода для клинического применения с учетом аберраций ультразвукового пучка при прохождении через кожу и мягкие ткани, а также на изучение потенциальных иммунологических эффектов гистотрипсии при лечении неоперабельных сарком.

Полученные результаты демонстрируют, что лейомиосаркома может быть эффективно разрушена механически с использованием высокоамплитудного импульсного фокусированного ультразвука, и закладывают прочную основу для будущих исследований in vivo. Это открывает путь к разработке неинвазивных методов локального лечения сарком, особенно в случаях, когда хирургическая операция невозможна.