Ultradźwięki leczą
Autorka: Luiza Łuniewska
Ultradźwięki kojarzą się przede wszystkim z badaniem USG, dzięki któremu lekarze mogą zajrzeć do wnętrza organizmu bez wykonywania nacięć i narażania pacjenta na promieniowanie jonizujące. Tymczasem możliwości tej technologii znacznie wykraczają poza diagnostykę. Skoncentrowane fale dźwiękowe potrafią niszczyć komórki nowotworowe, rozbijać kamienie nerkowe, czasowo zwiększać przepuszczalność bariery krew–mózg, a nawet wpływać na aktywność określonych obszarów mózgu.
W ostatnich latach badania nad medycznym wykorzystaniem ultradźwięków wyraźnie przyspieszyły. Pojawiają się nowe metody leczenia nowotworów, chorób neurologicznych i zaburzeń psychicznych, a naukowcy pracują nad wykorzystaniem fal akustycznych do precyzyjnego dostarczania leków do trudno dostępnych tkanek. Niektóre z tych rozwiązań są już stosowane klinicznie, inne dopiero przechodzą pierwsze próby z udziałem pacjentów.
Szczególnie interesujące jest to, że ultradźwięki nie muszą jedynie dostarczać informacji o stanie organizmu. Odpowiednio dobrane mogą również wywoływać w nim ściśle kontrolowane zmiany biologiczne.
Ultradźwięki zamiast skalpela
Jednym z najbardziej spektakularnych zastosowań ultradźwięków jest przezczaszkowa i przezskórna terapia skoncentrowaną wiązką fal akustycznych, określana jako HIFU (high-intensity focused ultrasound) lub FUS (focused ultrasound). Jej zasadę można porównać do działania szkła powiększającego skupiającego promienie słoneczne w jednym punkcie. W tym przypadku zamiast światła wykorzystuje się fale dźwiękowe, które przechodzą przez tkanki i koncentrują energię na precyzyjnie wybranym obszarze.
W miejscu skupienia fal temperatura może wzrosnąć na tyle, by doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia komórek. W ten sposób można niszczyć wybrane fragmenty tkanek, nie wykonując chirurgicznego nacięcia i ograniczając uszkodzenia sąsiadujących struktur. Zabieg może być kontrolowany za pomocą rezonansu magnetycznego, który pozwala zarówno precyzyjnie wyznaczyć obszar działania, jak i monitorować temperaturę.
Technologia ta nie jest już wyłącznie eksperymentem. Skoncentrowane ultradźwięki wykorzystuje się m.in. w leczeniu drżenia samoistnego, niektórych objawów choroby Parkinsona, mięśniaków macicy oraz wybranych nowotworów. W zależności od wskazania i konstrukcji urządzenia zabieg może być przeprowadzany pod kontrolą rezonansu magnetycznego lub ultrasonografii.
Szczególnie interesującym kierunkiem jest wykorzystanie tej metody w onkologii. Naukowcy badają jej zastosowanie w guzach wątroby, trzustki, prostaty, piersi i mózgu. W przypadku nowotworów mózgu problemem jest jednak nie tylko precyzyjne dotarcie do guza, ale również ochrona otaczającej go tkanki nerwowej.
Szczególne nadzieje niesie rozwój histotrypsji, czyli metody mechanicznego niszczenia tkanek za pomocą ultradźwięków. W przeciwieństwie do klasycznej ablacji termicznej nie polega ona na podgrzewaniu guza. Wykorzystuje zjawisko kawitacji, czyli powstawania i gwałtownego zapadania się mikroskopijnych pęcherzyków gazu w tkance.
Odpowiednio dobrane impulsy ultradźwiękowe wywołują w ściśle określonym obszarze powstawanie pęcherzyków. Ich gwałtowne zmiany objętości prowadzą do mechanicznego rozrywania struktur komórkowych. Tkanka zostaje rozdrobniona do postaci płynnej zawiesiny, którą organizm może stopniowo usunąć.
To rozwiązanie jest szczególnie interesujące w przypadku guzów wątroby. W 2023 r. amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) dopuściła system histotrypsji do stosowania w leczeniu guzów wątroby. W kolejnych latach technologia zaczęła być oceniana w szerszych grupach pacjentów.
W 2026 r. opublikowano przegląd systematyczny w czasopiśmie „HPB”, obejmujący sześć badań klinicznych, 414 pacjentów i 679 leczonych zmian nowotworowych w wątrobie. Analiza dotyczyła przede wszystkim bezpieczeństwa i skuteczności technicznej zabiegów. Wyniki wskazują na rosnące zainteresowanie tą metodą, ale nie oznaczają jeszcze, że udowodniono jej przewagę nad standardowymi sposobami leczenia nowotworów.
Onkolog, prof. Dawid Murawa zwraca uwagę, ze nteresującą właściwością histotrypsji jest również możliwość wpływania na układ odpornościowy. Mechaniczne rozdrobnienie guza może uwalniać antygeny nowotworowe i cząsteczki sygnalizujące uszkodzenie komórek. Teoretycznie może to ułatwiać rozpoznawanie komórek nowotworowych przez układ immunologiczny.
"Rozpuszczone tkanki guza działają jak rodzaj szczepionki" - tłumaczy w popularnonaukowym materialne na swoich social mediach.
Bariera krew–mózg przestaje być nieprzekraczalna
Jednym z największych wyzwań współczesnej neurologii i neuroonkologii jest dostarczanie leków do mózgu. Chroni go bariera krew–mózg, czyli wyspecjalizowana struktura oddzielająca krążenie krwi od tkanki nerwowej.
Jej zadaniem jest ochrona mózgu przed toksynami, drobnoustrojami i innymi potencjalnie szkodliwymi substancjami. Niestety, ta sama właściwość utrudnia przedostawanie się do mózgu wielu leków, w tym części preparatów przeciwnowotworowych.
Naukowcy próbują rozwiązać ten problem za pomocą skoncentrowanych ultradźwięków o niewielkiej intensywności, łączonych z mikropęcherzykami kontrastowymi podawanymi do krwiobiegu.
Mikropęcherzyki reagują na działanie fal akustycznych. Zaczynają drgać, a ich kontrolowane ruchy mechanicznie oddziałują na ściany drobnych naczyń krwionośnych. W efekcie może dojść do czasowego zwiększenia przepuszczalności bariery krew–mózg w wybranym obszarze.
Co istotne, nie chodzi o trwałe uszkodzenie tej struktury. Po zakończeniu oddziaływania ultradźwięków jej szczelność może zostać przywrócona. Dzięki temu istnieje możliwość dostarczenia substancji leczniczych bezpośrednio do obszaru, który wcześniej był dla nich trudno dostępny.
Metoda jest intensywnie badana w leczeniu glejaków, zwłaszcza glejaka wielopostaciowego. To jeden z najbardziej agresywnych nowotworów mózgu, w którym skuteczność farmakoterapii ogranicza m.in. trudność w osiągnięciu odpowiedniego stężenia leku w tkance nowotworowej.
W badaniach klinicznych oceniano m.in. możliwość wielokrotnego, kontrolowanego otwierania bariery krew–mózg u pacjentów z guzami mózgu. Obserwowano, że zastosowanie ultradźwięków może zwiększać dostępność leków w wybranych obszarach mózgu.
Podobne podejście jest badane w chorobie Alzheimera. Jedna z hipotez zakłada, że czasowe zwiększenie przepuszczalności bariery krew–mózg może ułatwiać usuwanie patologicznych białek, w tym beta-amyloidu, z tkanki nerwowej. Nie jest jednak jasne, czy samo otwieranie bariery przełoży się na istotne spowolnienie postępu choroby.
Przegląd opublikowany kilka dni temu w „BMC Medicine” wskazuje, że kontrolowane otwieranie bariery krew–mózg i zwiększanie dostarczania leków to jedna z bardziej zaawansowanych klinicznie metod terapeutycznego wykorzystania ultradźwięków w obrębie mózgu. Autorzy podkreślają jednak, że wciąż potrzeba randomizowanych badań potwierdzających, czy poprawa transportu substancji leczniczych rzeczywiście przekłada się na lepsze wyniki leczenia.
Czy ultradźwięki mogą wpływać na pracę mózgu?
Jeszcze bardziej niezwykłym kierunkiem badań jest wykorzystanie ultradźwięków do modulowania aktywności neuronów. Chodzi o tzw. przezczaszkową neuromodulację ultradźwiękową (transcranial ultrasound stimulation, TUS).
W odróżnieniu od metod wykorzystujących wysoką energię, które niszczą tkankę, tutaj stosuje się fale o niskiej intensywności. Ich zadaniem nie jest uszkodzenie komórek, lecz wpływanie na ich aktywność.
Mechanizm nie został jeszcze w pełni poznany. Jedna z głównych hipotez zakłada, że fale akustyczne wywołują niewielkie odkształcenia błon komórkowych neuronów. Mogą w ten sposób oddziaływać na kanały jonowe reagujące na bodźce mechaniczne, a w konsekwencji zmieniać pobudliwość komórek nerwowych i sposób komunikowania się neuronów.
Zaletą tej technologii jest możliwość docierania do struktur położonych głęboko w mózgu. W przeciwieństwie do wielu metod nieinwazyjnej stymulacji, które oddziałują przede wszystkim na powierzchniowe obszary kory mózgowej, ultradźwięki można skoncentrować również na wybranych strukturach podkorowych.
W styczniu 2026 r. w czasopiśmie „Biological Psychiatry” ukazał się przegląd zatytułowany „Ultrasonic Neuromodulation for Network Treatments of Psychiatric and Neurological Disorders”. Jego autorzy przedstawili potencjał wykorzystania skoncentrowanych ultradźwięków w zaburzeniach nastroju, przewlekłym bólu, zaburzeniach świadomości i innych schorzeniach związanych z nieprawidłową aktywnością sieci neuronalnych.
Kilka miesięcy póżniej w „Frontiers in Neuroscience” opublikowano kolejny przegląd, poświęcony mechanizmom neuromodulacji ultradźwiękowej i możliwościom jej zastosowania w chorobach mózgu. Autorzy omawiają m.in. badania dotyczące choroby Alzheimera, Parkinsona, padaczki i depresji.
Ciekawych danych dostarcza analiza opublikowana w maju i czerwcu 2026 r. w czasopiśmie „Brain Stimulation”. Jej autorzy przeanalizowali 177 zarejestrowanych badań klinicznych dotyczących przezczaszkowej neuromodulacji ultradźwiękowej. Aż 150 z nich rozpoczęto w ciągu poprzednich pięciu lat. Najczęściej badanym obszarem były zaburzenia psychiczne, które stanowiły 32 proc. analizowanych projektów. Kolejne miejsca zajmowały badania z udziałem zdrowych ochotników, dotyczące bólu, funkcji poznawczych i zaburzeń ruchowych.
Tak szybki wzrost liczby badań pokazuje, jak duże zainteresowanie wzbudza ta technologia. Jednocześnie autorzy zwracają uwagę na znaczne różnice w stosowanych urządzeniach, parametrach stymulacji i sposobach prowadzenia eksperymentów. Bez ich ujednolicenia trudno będzie porównywać wyniki i oceniać rzeczywistą skuteczność metody.
Ultradźwięki pomagają również usuwać kamienie
Wśród nowych zastosowań ultradźwięków znajdują się także metody leczenia kamicy układu moczowego. Fale akustyczne od dawna wykorzystuje się w litotrypsji, czyli rozbijaniu kamieni nerkowych i moczowodowych. Nowe rozwiązania zmierzają jednak do ograniczenia inwazyjności zabiegów i poprawy kontroli nad przemieszczaniem się fragmentów złogów.
W 2026 r. amerykańska FDA dopuściła do stosowania urządzenie wykorzystujące skoncentrowane fale ultradźwiękowe do kruszenia kamieni nerkowych. Według informacji producenta i organizacji Focused Ultrasound Foundation technologia ma umożliwiać nieinwazyjne rozbijanie złogów bez konieczności stosowania znieczulenia i zakładania stentu.
To, że ultradźwięki nie są promieniowaniem jonizującym, nie oznacza, że ich oddziaływanie na organizm jest zawsze obojętne. W zależności od częstotliwości, natężenia, czasu ekspozycji i sposobu skupienia wiązki mogą powodować różne efekty biologiczne.
Najważniejsze z nich to ogrzewanie tkanek, zjawiska mechaniczne oraz kawitacja. W diagnostyce stosuje się parametry umożliwiające uzyskanie obrazu przy zachowaniu odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa. W terapiach natomiast celowo wykorzystuje się wybrane efekty biologiczne, dlatego konieczna jest znacznie dokładniejsza kontrola dawki energii.
W 2024 r. w „Journal of Ultrasound in Medicine” opublikowano obszerną aktualizację przeglądu dotyczącego terapeutycznych zastosowań ultradźwięków i ich bezpieczeństwa. Autorzy podkreślili znaczenie właściwego doboru parametrów ekspozycji, monitorowania efektów biologicznych i uwzględniania różnic między poszczególnymi technologiami.
Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku mózgu. Czaszka zmienia przebieg i natężenie fal akustycznych, a jej grubość i budowa różnią się między pacjentami. Ta sama dawka energii może więc wywoływać odmienne efekty u różnych osób.
