Ultrasunetele focalizate de mare intensitate sau Ecografie focalizată de mare intensitate (HIFU sau FUS)

Conceptul de ecografie cu valoare diagnostică este utilizat de ceva vreme, dar mult mai recent ecografia focalizată de mare intensitate s-a dezvoltat cu scopul de a deține o tehnică non-invazivă care să poate realiza ablația diverselor tipuri tisulare. (1)

HIFU utilizează ultrasunete, care se propagă prin intermediul țesuturilor, cu rol de transportor al energiei prin undele create. Țesutul adiacent zonei țintite cât și cel țintit nu suferă modificări biologice adverse (negative) majore, dacă tehnica este respectată, intensitatea corect ajustată și focalizată (este mult mai mare decât în cazul ecografiilor clasice cu rol diagnostic). Arealul care beneficiază cel mai mult este cel oncologic, dar nu numai - poate fi utilizată pentru a efectua hemostază, tromboliză, pentru a administra anumite substanțe farmacologice sau chiar și în cadrul terapiei genice. (2)

Cele mai mari intensități sunt utilizate în cadrul ablației tisulare pentru a favoriza apariția necrozei de coagulare, iar intensități ceva mai scăzute pentru a induce efecte de tip mecanic la nivel celular. (1)

Istoric

Eficiența HIFU și rezultatele preliminare au fost recunoscute încă din anul 1927. Ulterior, a fost utilizată ecografia de joasă intensitate pentru fizioterapie, iar în anii 1940 s-a demonstrat că este posibilă obținerea unor efecte biologice țintite la nivelul unui anumit țesut, într-o localizare specifică, folosind tehnica ecografiei. Primele utilizări în acest cadru au fost în câmpul neurologiei, pentru boala Parkinson. Odată cu dezvoltarea unor noi agenți farmacologici (precum L-dopa), ideea utilizării HIFU în acest context a fost temporar abandonată. Mai apoi, prin anii 1990, tehnica a reapărut în prim plan, fiind utilizată în tratamentul cancerului de prostată, prima lucrare în acest sens fiind publicată în anu 1994, iar de atunci au început să se defășoare numeroase studii clinice pe diverse tipuri de țesuturi. Majoritatea studiilor au implicat tehnica ablației termice. (1), (2)

Prima tehnică aprobată de FDA (Food and Drug Administration) care utilizează HIFU a fost ablația ghidată prin intermediul rezonanței magnetice, în cazul unui fibrom uterin, în anul 2004. În următorii 5 ani, alte tehnici au fost aprobate pentru utilizare în cadrul cancerului de prostată, tremorului esențial și în cadrul metastazelor osoase (pentru reducerea durerii debilitante asociată cu progresia bolilor oncologice). (1), (2)

Mecanismul și contextul actual al utilizării

În câmpul oncologiei, în prezent, intervențiile percutane sunt considerate a ocupa locul central în oncologia intervențională. Avantajele sunt evidente, având în vedere că mortalitatea periprocedurală este considerabil diminuată iar durata de spitalizare a pacienților scade considerabil, aceștia recuperându-se mult mai rapid. Sistemele de navigație ajutătoare cresc și mai mult beneficiile acestor tipuri de intervenții. (1)

Tehnicile de termoablație precum radiofrecvența, microundele, laserul, crioablația, utilizează materiale speciale pentru a genera temperaturi extreme la nivelul tumorilor, provocând astfel necroza acestora. (1), (2)

Raportându-ne la HIFU, aceasta este o tehnică care nu folosește ace, nu folosește radiații ionizante. Dilema majoră a constat în dezvoltarea unei tehnici cât mai fine, mai exact a fost reprezentată de țintirea cât mai precisă a unui anumit tip de țesut. Transductorii sunt fabricați astfel încât să reușească convergența undelor într-un anumit punct - de aceea au o forma ușor sferică sau cilindrică concavă. De asemenea, se pot utiliza lentile sau focalizarea electronică (cu elemente ce dețin o capacitate aparte de transmitere a unor semnale excitatorii). (2)

Interacțiunea tisulară constă în faptul că energia fie este absorbită, reflectată sau ii este schimbată direcția de acțiune. Energia absorbită este convertită în căldură, atingând temperaturi de aproximativ 60 de grade Celsius sau chiar și mai mult, ceea ce va conduce la apariția necrozei de coagulare într-un timp destul de scurt. (1), (2)

Alte modalități prin care se realizează interacțiunea cu țesutul țintit sunt reprezentate de cavitația acustică și efectele mecanice. Dacă intensitatea este mare, se pot forma bule de gaz microscopice și acestea pot să interacționeze cu ultrasunetele. Pot să crească în dimensiuni, vor genera stres parietal și presiune la nivel tisular, cu extravazare a lichidului din împrejurime și o creștere moderată a temperaturii, astfel inducând lezarea țesutului moale. (1), (2)

La intensități mai mici, HIFU poate să cauzeze o creștere minoră a temperaturii și consecutiv să genereze amplificarea agitației mecanice. În prezent, acest context este studiat pentru deschiderea temporară a barierei hematoencefalice (bulele de gaz pot să slăbească legăturile dintre celulele endoteliale și se reușește astfel introducerea unor medicamente în doze mult mai mari la nivelul țesuturilor țintă). (1), (2)

Aplicațiile clinice potențiale (unele dintre acestea se pot afla încă în studii, nefiind aprobate de FDA) sunt următoarele: (1), (2), (3), (4)

• Ablația tumorilor hepatice - încă din anii 1990, au fost tratate tumori hepatice primare și metastaze hepatice; hepatocarcinomul este un câmp de interes, pentru că majoritatea pacienților la diagnostic nu pot fi supuși intervenției chirurgicale ample din cauza stării generale alterate. A fost utilizată fie ca tehnică unică, fie însoțită și de chemoembolizarea trans-cateter. În același timp trebuie menționat faptul că tehnica HIFU a fost foarte utiliă în a prelungi supraviețuirea pacienților cu ciroză chiar și cu clasa C Child-Pugh ( bridging therapy) , până la realizarea transplantului hepatic.
• Ablația tumorilor de sân - beneficiile se remarcă mai ales în spectrul estetic, fiind o tehnică non-invazivă; s-a utilizat în cazul fibroadenoamelor și tumorilor maligne, cu supraviețuire fără progresie de boală/fără recădere la 5 ani bună conform studiilor efectuate (95%, respectiv 89%).
• Ablația leiomioamelor uterine - opțiunile de tratament implică în general tehnici chirugicale precum histerectomie, miomectomie sau embolizarea arterei uterine. HIFU utilizând rezonanța magnetică a fost deja aprobată în acest context. Eficiența acestei tehnici depinde de foarte mulți factori, în general legați de caracteristicile formațiunii în sine- poziție, structură, vascularizație, volum. Tehnica nu poate fi aplicată femeilor de vârstă fertilă care doresc să aibă copii (țesutul adiacent poate suferi modificări și cicatrizare consecutivă, existând riscul de ruptură uterină la o viitoare sarcină), leiomioamelor de mari dimensiuni și celor submucoase.
• Ablația metastazelor osoase - mai ales în cazul cancerului de sân sau de prostată. Încă din anul 2012 a fost aprobată HIFU ca tratament paliativ, iar mecanismul din spatele acestei tehnici constă în faptul că se produce o distrugere a terminațiilor nervoase de la nivelul periostului prin căldură (periostul acoperind depozitele osoase) și astfel se induce diminuarea considerabilă și rapidă a durerii.
• Ablația cancerului de prostată - cea mai frecventă tehnică abordată de obicei este prostatectomia radicală, eventual și radioterapia, terapiile farmacologice antiandrogenice. FDA a aprobat tehnica ecografică HIFU pentru acest context medical în anul 2015.
• tremorul esențial - boală de ordin neurologic, fără o cauză clară stabilită până în prezent, cu posibilă agregare familială. FDA a aprobat in 2016 primul aparat ecografic utilizând HIFU pentru acest context, cu ghidaj prin rezonanță magnetică. Tehnica distruge o anumită arie talamică considerată responsabilă de apariția tremorului. Rezultatele au fost mulțumitoare, pacienții prezentând o reducere a dizabilității notabilă și o creștere a calității vieții, rezultate menținute chiar și la 12 luni după tratament.
• Ablația termică a nodulilor tiroidieni benigni - din dorința de a reduce complicațiile periprocedurale considerabile. Tehnica a fost folosită obținându-se rezultate bune, fără efecte adverse notabile asupra țesutului din jurul leziunii țintite, însă pot să apară complicații precum pareza corzilor vocale dar cu caracter temporar sau efecte la nivelul pielii (iritație, hiperpigmentare) dar de obicei autolimitate, cu rezoluție într-un timp relativ scurt.
• Hemostaza - primele aplicații au fost raportate în cadrul rănilor de pe câmpul de luptă, cu rezultate bune atât pentru organele solide cât și leziuni vasculare. Mecanismul constă în modificările structurale de la nivelul parenchimului datorită temperaturii înalte- vasele se colabează. Căldura generează și coagularea la nivelul adventicei vaselor și în cele din urmă formarea dopului de fibrină.
• Tromboliza - tehnica a fost utilizată inclusiv cu adiția de agenți cu efect trombolitic (crescându-le disponibilitatea la nivelul zonei de impact) și utilizează ultrasunete de intensitate joasă, fără mecanisme bazate pe efecte termice, ci pe cavitația acustică (descrisă anterior).
• Terapii diverse cu agenți farmacologici sau terapia genică - bazată tot pe efectele mecanice ale HIFU, prin cavitația acustică și bulele microscopice formate care conțin diverse substanțe sau ADN de tip plasmidic, fie atașate la acestea sau încapsulate. Undele generate vor favoriza ruperea acestor bule și livrarea acestor activi în zonele dorite.

Concluzii

HIFU reprezintă un domeniu de mare interes din punct de vedere științific, în continuă dezvoltare, cu rezultate promițătoare. Este o tehnică care limitează mult complicațiile în domeniul chirurgiei oncologice și nu numai, dar prezintă totodată și limitări notabile care țin de structura aparte a diferitelor tipuri tisulare și de contextele clinice particulare ale diferitelor afecțiuni. Rămâne un câmp de cercetare intens urmărit, care va dobândi noi aplicații pe parcursul dezvoltării studiilor clinice.