提到超聲，大家往往會想到B超等超聲成像設備或是海扶刀等利用超聲熱效應的超聲治療設備。但今天小編要介紹的這款瓦里安和強生參與投資，連達芬奇的爸比Frederic Moll也看好的超聲治療機器人不走尋常路，背后的核心原理是超聲波的“空化效應”。為什么這款超聲治療機器人會受到諸位大佬的青睞？目前市場上還有哪些應用空化效應的超聲治療設備？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，聲波是物體機械振動狀態（或能量）的傳播形式，而振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。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，會產生一定的生物效應（熱效應、機械效應和空化效應）等，利用這些效應達到醫療目的，便形成了超聲治療。

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二、超聲波的空化效應是什么？

超聲波在生物體內傳播使液體中產生微小氣核（空化核），當聲壓達到一定值時，發生空化氣泡的形成、增大和崩潰的動力學過程叫空化效應，具有穩態空化和瞬態空化兩種形式。由于液體在超聲波振動下產生數以萬計的微空化氣泡。氣泡在超聲波縱向傳播形成負壓區生長，而在正壓區迅速閉合，在這交替正負壓強下受到壓縮和拉伸，氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，伴隨高溫會產生巨大的瞬時壓力。空化核在崩潰的瞬間產生高溫、高壓、發光及沖擊波等極端的理化現象，導致生物體細胞發生化學和毒性反應，如細胞變性、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超聲治療機器人。它利用聚焦聲能產生壓力，液化亞細胞并破壞目標組織，從而治療病變組織和腫瘤細胞。Edison包括一個機械臂、超聲探頭、影像顯示屏及控制面板，并且內置有微型計算機，負責影像計算和控制機械臂運動。它能將脈沖聲波能量輸送到人體內，而無需任何切口或針頭，并且能夠在亞細胞水平上破壞組織，而醫生通過設備顯示屏實時監測“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，醫生根據目標的形狀和大小確定治療計劃；脈沖，向目標組織傳遞脈沖確定產生氣泡云和細胞破壞所需的能量，從而為每個目標提供個性化治療；實施治療，醫生發起控制治療并實時監控，同時系統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組織中自然存在的氣體中誘發“氣泡云”。這些氣泡云在微秒內形成并坍塌，從而以非侵入性和非熱性方法產生足以破壞細胞和亞細胞水平組織的機械力。 Edison 最近在西班牙巴塞羅那進行的一項一期研究的臨床數據顯示，100%的靶向肝腫瘤治療在急性技術上是成功和安全的。此外，參與實驗的8名患者中有2名顯示腫瘤生物標記物明顯減少，肝內未治療腫瘤體積穩定或減少。由于傷口幾乎無創，康復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技術源自密歇根大學，目前，其重點治療領域包括肝癌、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解決方案的全球領導者瓦里安醫療系統公司領投，強生醫療創新風投部門JJDC、Lumira Ventures等跟投。融資還得到了手術機器人先驅、Intuitive Surgical的創始人、Auris Health的前董事長兼首席執行官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鍵的監管和商業里程碑，并擴大其突破性平臺Edison的開發。

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瓦里安戰略與業務發展副總裁兼新的HistoSonics董事會成員Greg Sorensen表示：“我們認為HistoSonics開發的Edison將先進的機器人技術和成像技術以及專用的傳感技術相結合，可提供高精確度和高控制力的個性化治療。這項新穎的技術能為患者帶來治療的福音，為醫生提供實時監控的能力，有望在全球市場治療更多的患者。”

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五、超聲空化效應的其他應用

超聲霧化器是利用超聲波在藥物溶液中產生的空化效應，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。當表面張力波足夠強時，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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結語

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