超聲波如何開啟無手術癌症治療的新時代

jlee42 · 四月 16, 2026, 07:14 PM

埃麗卡·巴斯/羅格爾癌症中心/密歇根醫學

超聲波長期以來用於幫助醫生觀察人體內部，但聚焦的高頻率聲波正提供靶向癌症的全新方式。

若非徐貞（Zhen Xu）曾經惹惱實驗室同事，她或許永遠不會發現一種開創性的肝癌治療方法。

2000年代初，作為美國密歇根大學生物醫學工程專業的博士生，徐貞致力於尋找無需侵入性手術即可清除病變組織的方法。她提出利用高頻聲波——超聲波——機械性粉碎組織的構想，並在豬心上測試該理論。

超聲波本不應被人耳聽見，但徐貞在實驗中使用了功率極強的放大器，導致共用實驗室的其他研究人員開始抱怨噪音。 "反正之前什麼方法都無效，"她說。於是她決定遷就同事，提高超聲脈衝的頻率，使聲音超出人耳可聽範圍。

令她震驚的是，每秒脈衝數量的增加不僅減少了對周圍人的干擾，對活體組織的破壞效果也比先前方法更佳。她親眼目睹超聲應用一分鐘后，豬心組織上出現了一個孔洞。 "我當時以為自己在做夢，"如今已是密歇根大學生物醫學工程教授的徐貞回憶道。

數十年後，徐貞這一偶然發現——被稱為組織碎裂術（histotripsy）的技術——正與其他超聲波應用共同 ushering in a new era of advanced cancer treatment，為醫生提供無需手術、僅用聲波清除癌性腫瘤的非侵入性方法。

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每秒產生的超聲脈衝數量增加使設備更有效地破壞活體組織（圖片來源：埃麗卡·巴斯/羅格爾癌症中心/密歇根醫學）

2023年10月，組織碎裂術獲美國食品藥品監督管理局（FDA）批准用於肝腫瘤治療。次年，由商業化徐貞技術的組織聲學公司（HistoSonics）資助的一項小型研究發現，該方法對95%的肝腫瘤實現了技術成功。儘管可能出現從腹痛到內出血等副作用，研究表明併發症罕見且該方法總體安全。

今年6月，英國成為首個批准組織碎裂術的歐洲國家。該治療已通過其「未滿足臨床需求創新設備獲取通道」的試點階段在英國國家醫療服務體系（NHS）上線。

"人們認為超聲波僅用於成像，"西班牙拉蒙·卡哈爾健康研究所（Ramón y Cajal Institute for Health Research）生物標誌物與個性化癌症研究組首席研究員朱莉·厄爾（Julie Earl）表示，她曾研究過該技術。但她指出，越來越多的研究表明，超聲波還能破壞腫瘤、抑制轉移性疾病（已擴散至身體其他部位的癌症）並提升其他癌症治療的療效——全程無需讓患者接受手術。

超聲波工作原理

對許多人而言，「超聲波」一詞會立即聯想到孕期超聲檢查。要創建超聲影像，手持換能器將高頻聲波送入人體，聲波在內部組織上反彈。設備中的感測器接收回波，將其活動轉換為電信號，進而生成皮膚下的即時圖像。

在癌症治療中，超聲波被集中到腫瘤的微小區域進行破壞。這些脈衝產生微氣泡，它們在微秒內膨脹后坍塌，同時分解腫瘤組織。

對於肝癌治療，組織碎裂設備將超聲波引導至約2×4毫米的焦點區域——"基本上相當於彩色筆尖大小"，徐貞解釋道。隨後機械臂引導換能器覆蓋腫瘤以精確定位。

超聲以快速脈衝形式傳遞。這些脈衝產生微小「微氣泡」，它們在微秒內膨脹后坍塌，同時分解腫瘤組織。患者的免疫系統隨後可清除殘留物。

徐貞表示，整個過程快速、無毒且非侵入性，患者通常當天即可回家。據組織聲學公司數據，具體治療時間雖有差異，但多數手術在1-3小時內完成。腫瘤往往單次治療即可消除，不過多發性或較大病灶患者可能需要多次治療。

儘管前景廣闊，組織碎裂術仍存在未解問題。目前尚無關於治療后癌症復發的可靠長期數據。部分研究者擔憂組織碎裂可能在體內分解腫瘤時播散新癌灶，導致癌細胞轉移至其他區域。但迄今為止，動物研究尚未證實這種擔憂。

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通過調節產生的超聲能量，組織碎裂設備可控制受影響的組織範圍（圖片來源：埃麗卡·巴斯/羅格爾癌症中心/密歇根醫學）

研究表明，組織碎裂術可能不適用於所有癌症類型。骨骼會阻擋超聲波抵達目標，使某些部位的腫瘤無法治療。在肺部等含氣器官使用該技術可能危險，或導致鄰近健康組織損傷。但組織聲學公司目前正在研究將組織碎裂術作為腎癌和胰腺癌的潛在療法。

超聲波"烹飪"癌症

組織碎裂術並非超聲波在癌症護理中的首次應用。高強度聚焦超聲（HIFU）作為更早且成熟的技術，同樣可用於攻擊腫瘤。美國弗吉尼亞大學聚焦超聲癌症免疫治療中心聯合主任理查·普賴斯（Richard Price）解釋道，HIFU通過聚焦超聲脈衝擊中腫瘤產生熱量，本質上"烹飪"病變組織。

"若在晴天將放大鏡對準幹樹葉，你實際上能點燃樹葉，"普賴斯比喻道。 HIFU對癌組織做同樣的事，只是使用聲能。

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[font=宋体] 作為前列腺癌的非侵入性療法。據2025年研究顯示，其效果與手術大致相當。患者甦醒后可能出現疼痛和泌尿系統副作用，但恢復通常快於手術等強化治療。[/font][/size]

組織碎裂術和HIFU治療通常在全身麻醉下進行，防止患者移動導致意外損傷鄰近器官或組織。但組織碎裂術不產生HIFU的熱量，避免了對健康組織的熱損傷。

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HIFU作為依賴加熱組織治療前列腺癌的成熟超聲應用（圖片來源：蓋蒂圖片社）

然而，並非所有癌症都適用HIFU——骨骼或氣體同樣會阻擋超聲波抵達腫瘤。對於前列腺癌已全身擴散的患者，HIFU通常不是選項。不過多國研究人員正研究將其應用於其他癌症，包括某些類型乳腺癌。

超聲波聯合藥物治療

研究者表示，超聲波的威力還可通過與其他現有癌症療法聯用得到增強。

近期研究表明，例如將微氣泡注入血液並用超聲波刺激，可暫時打開血腦屏障。該屏障通常阻止血液毒素進入損傷大腦。但在癌症治療中故意打開它，可使藥物抵達目標腫瘤。

"非侵入性部分很出色，但[藥物遞送]元件在任何地方都無可比擬，"普賴斯強調。

加拿大安大略省桑尼布魯克健康科學中心（Sunnybrook Health Sciences Centre）研究員迪帕·夏爾馬（Deepa Sharma）指出，這些益處不僅限於腦癌。她研究了超聲與微氣泡在多種癌症中的組合，發現其可廣泛改善藥物遞送。

夏爾馬的研究還表明，超聲增強的微氣泡可通過破壞腫瘤血管系統增強放療效果，導致更多細胞死亡。她指出，若將化療和放療等毒性治療與超聲微氣泡聯用，醫生可使用更小劑量。

"放療確實能治癒癌症，但也會導致大量長期副作用，"夏爾馬表示。若超聲刺激的微氣泡能增強其效果，醫生理論上可使用更低劑量達成同等療效，同時減少災難性副作用。

超聲波似乎也與免疫療法高度契合。這種療法旨在激發免疫系統對抗可能躲避或隱藏於身體自然防禦之外的癌細胞。

普賴斯指出，當聚焦超聲加熱並損傷腫瘤時，似乎使這些組織對免疫系統更"可見"——從而更易受免疫防禦攻擊。他的研究中心專注於超聲與免疫療法的聯用。

普賴斯表示，未來研究方向是確定這種組合能否用於晚期癌症。轉移性癌症比局部疾病更難治療——當癌症全身擴散時，僅切除單個腫瘤已不足夠。終極目標是：臨床醫生未來或可用超聲「誘出」一個隱藏腫瘤，通過分解它讓免疫系統捕捉其特徵，進而對身體其他部位的癌細胞發動「全身攻擊」。。普賴斯表示，理論上醫生能「僅治療一個腫瘤就影響10、15、20個腫瘤」。，但此假設仍需臨床試驗驗證。

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組織碎裂換能器頭產生可分解組織的微氣泡雲（圖片來源：埃麗卡·巴斯/羅格爾癌症中心/密歇根醫學）

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過普賴斯謹慎指出，超聲與免疫療法的試驗仍處早期階段。這意味著需更多研究才能確定這種聯合方法是否、何時或如何改變患者護理。

但現有超聲技術正 ushering in a new era in oncology——旨在替代或至少改進手術、化療和放療等有效卻具破壞性的療法。 "癌症很可怕，"徐貞說，"但讓情況更糟的是癌症治療本身。 "

徐貞強調，超聲波並非癌症"神奇療法"。如同任何醫療手段，它也有缺陷。但正如她數十年前能免去實驗室同事的噪音困擾，她希望自己的發現及其他科學家的研究，能説明患者在未來多年避免不必要的痛苦。

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