海扶刀探頭改環形多重聚焦消融乳房腫瘤

解析▪新創技術

海扶刀探頭改環形多重聚焦消融乳房腫瘤

2021-07-20

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海扶刀係由體外發射高能超音波消融腫瘤，可能造成組織器官燒傷風險。針對乳房腫瘤，透過將探頭改良為環形、乳房位於環內，平行胸部的波束可減少心肺燒傷機率；環形換能器的相位亦可組合成不同聚焦形式加速腫瘤體消融……

| 國家衛生研究院陳景欣研究員團隊 |

乳房腫瘤常見的治療方法為外科切除手術，輔以放射線治療或/和化學藥物治療，然而高劑量麻醉、侵入手術、恢復期住院的過程，常造成病患的負擔。近年來，非侵入高能聚焦超音波消融術(high-intensity focused ultrasound ablation, HIFU ablation)，又稱「海扶刀」，提供了無法承受麻醉/開刀手術風險的病患另一種治療選擇。HIFU消融術具備無麻醉風險、低手術感染風險、低疼痛、門診治療無需住院、無刀口疤痕的優點。然而，目前臨床上的乳房腫瘤HIFU消融系統卻有皮膚燒傷、胸骨或肌肉以及肺與心臟的燒傷風險、HIFU熱點小而消融時間長等問題。

▌結合影像導引精準定位，聚焦熱點<2mm

HIFU消融腫瘤的原理為體外發射超音波，波束經過超音波膠或水、皮膚、脂肪等軟組織的傳導並聚焦於腫瘤目標組織，使目標組織在1秒內溫升至60℃以上，維持6秒後，腫瘤被熱凝固而壞死。國衛院團隊開發之「戒指形高能聚焦超音波系統」，藉由磁振造影或超音波造影技術整合機構來導引HIFU焦點/熱點，可自動精準定位於腫瘤目標組織，聚焦超音波的熱點大小<2 mm，並即時監測體內組織的溫度變化，避免誤燒事件發生。圓環形HIFU探頭的獨特設計讓乳房位於環形結構內，且圓環形分布的超音波換能器可以產生平行於胸骨胸大肌的波束，減少胸部與心肺的燒傷機率，所有平行於胸骨的波束經乳房周圍的皮膚傳導進入乳房組織並聚焦於腫瘤，皮膚單位面積的超音波強度大幅降低，同時降低皮膚燒傷的風險。再者，藉由調控圓環形超音波換能器的相位可以形成兩種聚焦形式，利用不同聚焦形式的組合可以對腫瘤進行體消融(volumetric ablation)，縮短手術時間。團隊開發的雛型機已經完成仿體、離體、活體實驗，且實驗結果證實本技術的可行性。戒指形高能聚焦超音波系統可望成為乳房腫瘤女性患者高接受度之療法，並提供臨床醫師因應不同條件病患的治療工具之一。

▌技術強項與優勢

✔	已專利之戒指形HIFU探頭可以產生平行於胸骨胸大肌之波束，避免現有 HIFU產品可能燒傷胸骨、胸大肌、心臟的嚴重問題。
✔	戒指形HIFU探頭為相位陣列式超音波換能器，藉由調控每一個振元(element)的輸入電相位，產生兩種以上的聚焦圖形，利用不同聚焦圖形的組合，達成對乳房腫瘤的體消融(volumetric ablation)，解決目前HIFU產品因為”點”消融造成治療時間長的問題(對於5公分大小的腫瘤而言，團隊技術 <30分鐘 vs. 現有產品~2小時)。
✔	目前HIFU產品多起臨床不良事件是皮膚燒傷，且乳房可治療範圍為距離皮膚1公分以外的腫瘤。戒指形HIFU探頭產生超音波進入乳房皮膚的聲窗口面積大，至少是現有產品的20倍，不僅降低皮膚燒傷的風險，且增加腫瘤可治療的範圍(團隊技術可消融離皮膚5 mm的組織且不會燒傷皮膚)。
✔	戒指形HIFU探頭的振元數目僅16個，遠低於現有產品的256個，所需相位調控功率放大器的通道數目也隨之減少，整體成本遠低於現有產品。