Uso seguro del ultrasonido para destruir células cancerosas

Enfocar la energía del ultrasonido en un sitio objetivo en el cuerpo para generar calor puede incinerar y destruir el tejido este método se aplica clínicamente para tratar fibromas uterinos, hiperplasia prostática, cáncer de próstata y tumor óseo metastásico, sin embargo, existe un problema potencial porque el tejido circundante puede dañarse en el proceso debido a la difusión del calor.

El Centro de Biónica del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST),  logro fraccionar con precisión las células tumorales objetivo , como si se cortara con un cuchillo, sin causar daño por calor a cualquier otra parte del cuerpo mediante el uso de ultrasonido enfocado de alta intensidad (HIFU), un ultrasonido con una presión acústica en megapascales (MPa) que es mucho más potente que el ultrasonido existente, y reveló el mecanismo detrás del procedimiento. 

En el proceso de destrucción física del tejido sin el uso de calor, se genera una burbuja de vapor hirviendo en el sitio objetivo del HIFU, y es por la energía cinética de esta burbuja de vapor primaria que se destruye el tejido tumoral objetivo . Sin embargo, durante el proceso, se pueden generar posteriormente nubes de burbujas de cavitación entre la burbuja en ebullición y el transductor HIFU, lo que conduce a la destrucción celular no deseada. Esto hizo necesario identificar la causa de su formación y predecir con precisión las ubicaciones de su aparición.

Para revelar el mecanismo de formación de nubes de burbujas de cavitación que ocurren cuando el tejido tumoral es eliminado por HIFU, el equipo de investigación de KIST desarrolló un modelo matemático como parte de su estudio de seguimiento y examinó el impacto de la burbuja de vapor en ebullición primaria en la onda no lineal. Los resultados mostraron que la generación secundaria de burbujas fue causada por una interferencia constructiva de la onda de choque retrodispersada por la burbuja en ebullición con las ondas de choque incidentes entrantes y está dentro del rango de esta interferencia que se formaron las burbujas secundarias. Con base en las imágenes obtenidas con una cámara de alta velocidad, se encontró que el área donde ocurrió la interferencia y el área donde se generaron las burbujas secundarias coincidían estrechamente.

Estos hallazgos no solo explican el mecanismo detrás de la formación de burbujas secundarias, sino que también ayudan a predecir dónde ocurrirán, presentando así la posibilidad de destruir el tejido objetivo con mayor seguridad y precisión.