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什么是手术台上的 “软刀子”?

众所周知,B超是用超声波来成像的。但超声波在医学中的应用还不止于此。未来在某些时候它可以取代手术刀,成为一把无需流血,也不疼痛,除病于无形的——

众所周知,B超是用超声波来成像的。但超声波在医学中的应用还不止于此。未来在某些时候它可以取代手术刀,成为一把无需流血,也不疼痛,除病于无形的——

医生正在给菲利丝做脑外科手术,通常做这类手术都免不了流血。但奇怪的是,眼前既没有手术刀,也没有割开的皮肉,甚至连一滴血都不见。菲利丝睁着大眼睛,神志完全清醒。只见她戴着一顶头盔,医生轻轻按了一下按钮。于是,在她不可见的大脑深处,一小块脑组织被加热,渐渐烧化了,而周围的脑组织却完好无伤。手术当天,她就出院了。之前,菲利丝患有一种神经性疾病,右手会时不时地剧烈颤抖。这次小手术把她从持续了30多年的梦魇中解放出来。

她奇迹般的康复得益于一项新的医疗技术。正如太阳光通过放大镜聚焦,可以把纸片烧着一样,高强度的超声波通过聚焦,也可以烧化机体组织。这些超声波对人体是完全无害的。所以外科医生可用它来去除人体内的病灶,而不必担心伤及健康组织。手术时,既不需要切口,甚至都不需要麻醉;病人当天就可出院。

不开刀,烧化病灶

人体内部长出肿瘤或者发生病变,把病灶割除一直是外科医生的主要任务。当然手术时,能不动刀,不伤皮肉又是很多人的梦想。而实现这个梦想,超声波是首选。因为其他的波,比如电磁波,就副作用太大。

早在1940年代,美国科学家就做过尝试。他们把超声波聚焦后,成功地在猫的大脑中烧出一个小窟窿。但因当时缺乏精确的聚焦和成像技术,此类手术在人身上开展风险很大,所以没推广开来。如今随着CT等成像技术的出现,这项技术也获得新生。

一个例子是用于治疗前列腺癌。过去,治疗前列腺癌,需要摘除整个前列腺。但现在,外科医生只需用聚焦的超声波,把肿瘤一点一点烧化即可。焦点的直径有时只有几分之一毫米,面积仅及一粒米的横截面那般大,所以医生很容易控制,不伤及健康组织。迄今的试验结果给人印象深刻:在一项调查中,95%的患者在术后1年恢复了健康。

另一个例子是治疗脑病。不用开颅,超声波聚焦后可以消灭深藏于脑部的病变。

这类手术比起治疗前列腺癌,难度大多了。原因是,超声波先要穿透颅骨,而骨组织会吸收很大一部分超声波;穿过颅骨之后,能量损失很大。而让事情更棘手的是,我们颅骨的厚度并非处处均匀,这又会影响到聚焦。

为了克服这些难题,外科医生先用CT扫描,测出患者头部成千上万个点上的骨密度。然后,让患者戴上一顶布满孔眼的“头盔”。“头盔”的每个孔眼里其实都装有超声波发生器。每个发生器根据对应位置的头骨密度,对超声波的频率和强度进行微调,不仅保证超声波能透过颅骨,而且还聚焦于病变所在的位置。

2013年,首批15名患者参与了试验,菲利丝也在其中。他们都患有遗传性震颤症。手术过程中,医生烧化了患者丘脑上的一小块区域——正是该区域一些神经的异常活动,引发了手部肌肉不由自主的颤抖。整个过程不到2小时。据菲利丝回忆,当时除了有一种奇怪的嗡嗡嗡的感觉,没有一点疼痛。治疗收到立竿见影的效果。菲利丝一回到家,右手就不再抖颤了,书写也流利了。另外14名患者也有相似的经历。

未来,该技术或可用于治疗帕金森症和脑部肿瘤。

超声波传递药物

前面的例子中,超声波所扮演的还只是“软刀子”的角色。现在让我们来看它的另一种用途——传递药物,这是常规疗法所不及的。

用超声波传递药物的一种设想是,研制一种在人体正常体温下不活泼的药物,把它注射进癌症患者体内,然后在肿瘤部位用超声波加热,来激活聚集该处的药物。这样,既可减轻药物对身体其他部位的副作用,又可在需要的地方加大剂量。

这种治疗还可辅以一种直径在1~10微米的微泡泡。这些小气泡,内充气体,外裹一层油脂、蛋白质或者高分子聚合物。如果以适当频率和强度的超声波照射它们,它们就会产生共振,快速地膨胀和收缩,直至突然爆破,同时产生一股股小小的冲击波。

在身体的某些部位,未来可以把传统的化疗药物置于微气泡内,然后在病变部位用聚焦的超声波“引爆”。引爆产生的冲击波,可以把药物分子射到病变部位的更深处,在那里,药物更具效力。类似的办法对于治疗骨癌应该也会特别有用。

超声波在聚焦之后甚至可用于治疗还处于子宫中的胎儿的疾病。首例手术完成于2013年。手术涉及的是两个胎儿,一个发育正常,另一个却未发育出心脏。两个胎儿通过脐带相连,那个未发育完全的胎儿靠同伴的心脏泵血给自己才能存活。结果,那个正常胎儿的心脏不得不付出额外的工作,来供养另一个。照此下去,会导致因心力衰竭而双双流产。

在怀孕13~17周后,外科医生用超声波,把不正常胎儿从胎盘上切割下来,以此来为健康胎儿减负。这名健康胎儿最后顺利生了下来。

通过上述这些例子,我们已经大致领略了超声波医疗的广阔前景。随着这样一把“软刀子”的出现,一场外科手术领域革命的幕布,已经悄悄在手术台上揭开。

【小资料】  声子

声子是凝聚态物理学上的一个概念。在晶体材料中,带正电的离子按照一定的规律排列着,但它们并非枯坐不动,也会在一定范围内做热振动。根据量子力学,它们热振动的能量是量子化的,所以其振动相当于发射或吸收一个个量子,这种量子就叫声子。

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