Ultraschalltechnologie für 5 Arten von Erkrankungen

Abgesehen davon, dass es das soziale Gefüge unserer Gesellschaft zerstört, hat Facebook einer ganzen Generation von Eltern ermöglicht, endlose Fotos ihrer kleinen Teppichratten zu posten, die alle möglichen ekelerregend süßen Dinge tun. Frischgebackene Eltern sind wahrscheinlich die Schlimmsten, die alle paar Wochen das Leben ihres Kindes feiern, als lebten wir noch im Mittelalter, als die meisten Kinder vor ihrem dritten Lebensjahr der Pest erlagen. Sie laden sogar Ultraschallbilder hoch, die wie eine Kreuzung aus Roswell aussehen , ein außerirdisches Baby aus New Mexico und ein Reptil. Oder ein haarloser Mini-Willem Dafoe. Und wie Dafoe ist die Ultraschalltechnologie seit Mitte der 1950er Jahre als bildgebendes und diagnostisches Werkzeug bei uns. Was Sie vielleicht nicht wissen, ist, dass Ultraschalltechnologie auch in einer Vielzahl von Anwendungsfällen in den Biowissenschaften weit verbreitet ist, von der Zerstörung von Nierensteinen und Krebstumoren bis hin zur Förderung der Heilung von Muskeln und Knochen.

Erstens die Terminologie. Von Healthline.com:

EinUltraschall ist ein Werkzeug zum Aufnehmen eines Fotos. ASonogrammist das Bild, das dieUltraschallerzeugt.Sonographieist die Verwendung einesUltraschallWerkzeug fürdiagnostischZwecke.

Als nächstes eine superschnelle Auffrischung der Funktionsweise der Ultraschalltechnologie im Allgemeinen, mit freundlicher Genehmigung vonNationalICHInstitutionen vonHGesundheit (NIH).

Ultraschall ist eine Form akustischer Energie mit Frequenzen, die höher sind, als das menschliche Ohr wahrnehmen kann. Eine Schlüsselkomponente eines Ultraschallgeräts ist der Schallkopf, der sowohl Ultraschallwellen aussenden als auch zurückreflektierte Echos erkennen kann. Die aktiven Elemente in Ultraschallwandlern, die wie die Handscanner an der Kasse von Home Depot aussehen, bestehen normalerweise aus speziellen keramischen Kristallmaterialien, sogenannten Piezoelektrika, die Schallwellen erzeugen, wenn ein elektrisches Feld an sie angelegt wird.

Als bildgebendes Gerät sendet der Wandler hochfrequente Schallwellen aus, die auf ein Ziel – etwa einen außerirdischen Willem-Dafoe-Fötus im Mutterleib – treffen und dann zum Instrument zurückreflektiert werden. Die reflektierten Schallwellen erzeugen elektrische Signale, mit denen der Ultraschallscanner basierend auf der Schallgeschwindigkeit und der Zeit der Rückkehr jedes Echos zweidimensionale Bilder erstellt. Es gibt keine gefährliche Strahlung wie bei einem Röntgengerät. Die Ultraschalltechnologie ist so weit ausgereift, dass Start-ups wie Butterfly Network Handheld-Geräte entwickelt haben, die über ein Smartphone bedient werden.

Bei der Ultraschalltherapie kommen ebenfalls hochfrequente Schallwellen zum Einsatz, es entstehen jedoch keine Bilder. Stattdessen kann die akustische Energie auf verschiedene Weise mit weichem Körpergewebe interagieren. Es gibt zwei Hauptarten der Ultraschalltherapie: thermische und mechanische.

Die thermische Ultraschalltherapie erzeugt, wie der Name schon sagt, Wärme, indem sie kontinuierlich Schallwellen aussendet, die mikroskopische Vibrationen in den Molekülen im tiefen Gewebe verursachen. Die angeregten Moleküle erhöhen Wärme und Reibung und erzeugen so einen wärmenden Effekt, der die Gewebeheilung auf zellulärer Ebene unterstützen kann. Eine Technik namensHoh-ichIntensitätFbeschäftigtuUltraschall (HIFU ) kann zur Ablation oder Zerstörung von Tumoren und gutartigen Wucherungen eingesetzt werden. Bei der mechanischen Ultraschalltechnologie hingegen werden Schallwellenimpulse verwendet, die eine Ausdehnung und Kontraktion der winzigen Gasbläschen des Weichgewebes bewirken, was Entzündungen und Schmerzen lindern kann. Es gibt auch eine mechanistische Version von HIFU namens Histotripsie, die eine Verflüssigung von Tumoren bewirkt, ähnlich der Verflüssigung, die bei einem Erdbeben auftritt.

Einige dieser Ultraschalltherapien sind fortschrittlicher als andere. Werfen wir einen genaueren Blick auf die Ultraschalltechnologie, die einige Unternehmen für fünf Arten von Erkrankungen entwickelt haben

Das erste Unternehmen auf unserer Liste ist ebenfalls ein Einhorn, ein Startup mit einem Wert von mehr als 1 Milliarde US-Dollar (Stand dieses Jahr). Das bereits 1999 gegründete Unternehmen InSightec mit Sitz in Israel hat fast 100 Millionen Dollar Umsatz erzielt500 Millionen Dollar bei einer Bewertung von 1,3 Milliarden US-Dollar. Im März wurde eine Serie-F-Finanzierung im Wert von 150 Millionen US-Dollar eingeworben, darunter 100 Millionen US-Dollar von einer Tochtergesellschaft von Koch Industries. Koch Industries übernahm im Dezember 2017 auch die Führung bei einer Serie E im Wert von 150 Millionen US-Dollar, an der unter anderem GE Healthcare beteiligt war. Die Plattform des Unternehmens basiert auf der HIFU-Technologie zur Behandlung sogenannter essentieller Tumoren, die unkontrollierbares Zittern verursachen, wie es beispielsweise bei Parkinson-Patienten auftritt. Die Ergebnisse sind ziemlich beeindruckend:

Die neurochirurgische Plattform von InSightec, Exablate Neuro, liefert Ultraschallenergie tief in das Gehirn, um eine Läsion ohne Einschnitte zu erzeugen. Ein Neurochirurg sitzt an einer Computerkonsole, wo ein MRT die Echtzeitbilder zur Steuerung der Ultraschallbehandlung liefert, die mit niedriger Energie beginnt, bis das Ziel durch die körperlichen Reaktionen des Patienten bestätigt wurde. Nach der Bestätigung wird die Energie schrittweise erhöht, um eine äußerst genaue und kontrollierbare Läsion zu erzeugen. Eine klinische Studie zur Ultraschalltechnologie ergab, dass sich das Zittern nach drei Jahren um mehr als 75 % gegenüber dem Ausgangswert gebessert hatte. Exablate Neuro ist von der FDA zugelassen und in mehr als 65 medizinischen Zentren weltweit erhältlich.

Obwohl HistoSonics in Minnesota ansässig ist, wurde die von HistoSonics kommerzialisierte Ultraschalltechnologie, Histotripsie, ursprünglich an der University of Michigan entwickelt, so dass sie zumindest alles im Mittleren Westen belassen. HistoSonics wurde 2009 gegründet und hat insgesamt ca127 Millionen Dollar , einschließlich einer Serie C im Wert von 40 Millionen US-Dollar vor ein paar Tagen. Stellen Sie sich die Histotripsie wiederum fast so vor, als würden Sie eine Reihe von Stoßwellen in den Körper schicken, die in diesem Fall genau auf Krebszellen abzielen, die sich unter dem akustischen Angriff verflüssigen. Das Gerät mit dem Namen Edison sieht aus wie jeder andere Roboter-Chirurgiearm:

Eine Anfang des Jahres veröffentlichte Leberkrebsstudie, bei der das robotergesteuerte Histotripsiesystem HistoSonics zum Einsatz kam, zeigte, dass das medizinische Gerät nicht nur gezielte Tumore auflöste, sondern bei einigen Patienten auch eine wünschenswerte Nebenwirkung hatte. Konkret löste die Behandlung eine Immunantwort aus, die dazu beitrug, andere Krebstumore im Körper nach acht Wochen zu stabilisieren oder sogar zu reduzieren.

Zurück auf der heißen Seite ist Profound Medical (PRN), ein börsennotiertes kanadisches Unternehmen, das mehrere medizinische Plattformen mit HIFU-Technologie entwickelt hat. Profound Medical wurde 2008 gegründet und hat ca73 Millionen Dollar vor einer umgekehrten Fusion im Jahr 2015, die das Unternehmen an die Toronto Stock Exchange brachte. Mit einer Marktkapitalisierung von knapp über 270 Millionen US-Dollar schloss Profound Medical das letzte Quartal mit einem Verlust von rund 2,7 Millionen US-Dollar ab. Im vergangenen Jahr meldete Profound Medical einen Umsatz von 4,4 Millionen US-Dollar, hauptsächlich aus dem Verkauf seiner beiden Produkte, und verzeichnete gleichzeitig Verluste in Höhe von 15 Millionen US-Dollar.

Profound Medical hat zwei medizinische Geräte in seinem Portfolio. Der Tulsa-Pro nutzt Ultraschall, um Krebszellen rund um die Prostata auszubrennen und gleichzeitig empfindliche Teile wie Harnröhre und Rektum zu schützen. Das Sonalleve bietet eine schnittfreie Alternative zur herkömmlichen chirurgischen Behandlung von Uterusmyomen, gutartigen Wucherungen der Gebärmutter. Es kann auch Schmerzen im Zusammenhang mit Knochenmetastasen aufgrund von Krebs lindern.

Das Startup SonoMotion aus der San Francisco Bay Area entwickelt eine neue Art von Ultraschalltechnologie, um einen der frühesten Anwendungsfälle der Ultraschalltherapie anzugehen: Nierensteine. Das 2014 gegründete Unternehmen hat ca22,5 Millionen US-Dollar in Risikofinanzierungen und Zuschüssen, unter anderem von der NASA und dem NIH. Basierend auf Forschungen an der University of Washington entwickelt SonoMotion zwei Geräte zum Aufbrechen von Nierensteinen mithilfe einer erstmals in den 1980er Jahren eingeführten Technik namens Lithotripsie. Sein erstes Gerät, Break Wave, ist eine mechanistische Ultraschalltherapie, die Zyklen akustischer Impulse liefert, die die Nierensteine ​​bei geringerem Druck im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Lithotripsie zertrümmern. Das Handgerät verwendet außerdem eine Echtzeit-Ultraschallbildführung, um den Stein zu lokalisieren. Das Unternehmen sponserte eine klinische Studie, die Ende letzten Jahres begann, um die Sicherheit und Wirksamkeit der Behandlung an 30 Patienten zu testen, über die Ergebnisse gibt es jedoch noch keine Angaben.

Das zweite Instrument, Stone Clear, entfernt die Restfragmente ambulant innerhalb von 15 Minuten. Eine klinische Studie mit dem Gerät steht noch aus.

Ein weiteres Unternehmen mit staatlicher Unterstützung von NASA und NIH sowie der National Science Foundation und dem Verteidigungsministerium ist ZetrOz aus Connecticut. Das im Jahr 2009 gegründete Unternehmen hat sich durchgesetzt13 Millionen Dollar im letzten Jahrzehnt an der Entwicklung tragbarer Ultraschalltechnologie zur Gewebeheilung und Schmerzbehandlung beteiligt. SynchronisiertSam, fürSbeibehaltenAkustischM Edicine liefert das Gerät eine kontinuierliche Schallwelle geringer Intensität, um beispielsweise Arthrose und Rückenschmerzen im Zusammenhang mit Bandscheibenvorfällen zu lindern. Es gibt ein sam 2.0 und ein sam Sport, aber wir sind uns über die Unterschiede nicht ganz im Klaren, außer dass letzteres an Sportler zur Behandlung von Schmerzen im Zusammenhang mit Sehnen-, Bänder- oder Muskelverletzungen vermarktet wird, indem es ein paar Zentimeter in das Gewebe eindringt.

Laut ZetrOz sind seine tragbaren Ultraschallgeräte von der FDA zugelassen und werden sogar von einigen Versicherungen abgedeckt. Das ganze Konzept klingt ein wenig nach elektroakustischen Geräten, die statt akustischer Energie Elektrizität zur Schmerzlinderung nutzen.

Die Ultraschalltechnologie könnte möglicherweise die Art und Weise verändern, wie wir Krankheiten wie Krebs behandeln, indem sie die Tumorzellen angreift, ohne dass eine Bestrahlung oder andere Therapien erforderlich sind, die oft genauso schlimm sind wie die Krankheit selbst. Die Tatsache, dass diese Techniken keinen invasiven chirurgischen Eingriff erfordern, ist ein weiterer großer Pluspunkt, da Superbakterien und im Krankenhaus erworbene Infektionen ein großes Risiko für die Gesundheit der Patienten darstellen. Während die Studien hinsichtlich der Gesamtwirksamkeit der Ultraschalltherapie bei bestimmten Behandlungen unterschiedlicher Meinung sind, scheint die jüngste Innovationswelle fundierte wissenschaftliche Erkenntnisse zu haben – ganz zu schweigen von einigen ernsthaften Dollars.

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Veröffentlicht: 10. Juni 2020

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