顯影醫療突破 微氣泡崛起

記者 張博倫 報導

隨著生活習慣的改變,越來越多人罹患癌症和慢性疾病。以往醫療技術不夠成熟,沒有平價的診斷系統提供給一般民眾針對感染部位做檢測,投藥治療的效率也不高。但微氣泡(micro bubble)面世和超音波技術的結合,將帶來醫療科技的革命。
 

標靶治療 重點打擊

微氣泡是一種由單層磷脂所構成的囊泡,就像是一顆只有微米大小的超迷你氣球。微氣泡不只能置入脂溶性藥物,同時也可以攜帶水溶性的藥物。微氣泡和細胞有類似的結構,具良好的生物相容性,不會引起免疫反應,因此適合做為在血管內輸送藥物的載體。


微氣泡構造示意圖。(圖片來源/博信生物科技

微氣泡最重要的特色,是可以作為標靶治療的工具。以治療腫瘤為例,傳統化療採取靜脈注射的方式給藥。要達到藥效,就得在腫瘤部位累積足夠的藥物濃度。但是化療藥物的本質是一種殺傷力強大的毒藥,在藥物移動的過程中,藥物毒性會一路傷害正常的組織細胞,造成病人身體狀態日益惡化。

此時微氣泡就扮演了重要的角色。微氣泡的外殼由磷脂所構成,可以避免藥物毒性外流。而且微氣泡和超音波之間有所謂的「穴蝕效應」,也就是當高能量的超音波打在微氣泡上時,就可以使微氣泡破裂,進而釋出藥物。

「透過這樣的機制,我們可以主動掌握釋放藥物的時間和地點,達到標靶治療的效果」國立清華大學生醫工程博士王中信表示。以往的藥物載體大多是以被動吸附目標為主,透過在載體表面修飾蛋白,讓蛋白自己藉由酸鹼值、溫度、磁性判斷釋放藥物的時機。但不是每次釋藥時機都很精確,因此可以自由控制釋藥時機的超音波就顯得特別有用。

但目前的限制在於,因為微氣泡只有殼層間的縫隙可以夾帶藥物。若以氣球為例,殼層就像氣球的外皮表面,是真正可以發揮攜帶藥物功能的部位,一次能攜帶的藥量不多,效果如何提升是未來的研究方向。
 

開啟血腦屏障 醫療大躍進

微氣泡和超音波也可以解決血腦屏障的難題。血腦屏障(blood-brain barrier)是一種腦部過濾保護機制,除了血糖、氧氣和二氧化碳,大部分的物質如藥物、蛋白質都因為分子結構不夠小,而無法通過。因此血腦屏障平時可以維持腦部的穩定,避免受到分子結構較大的賀爾蒙影響。

但在治療腦部疾病時,血腦屏障就是難以突破的障礙。因為腦部的構造極為精細,若不能藉由血流傳遞藥物,人工手術切除病變組織的風險非常高。一旦失敗,後果往往十分嚴重。

聚焦式的超音波有增加血腦屏障通透性的功能。但單純使用超音波開啟血腦屏障,需要非常高的能量才能成功,如此作法將造成血管出血以及周圍組織損傷。不過如果可以先注射微氣泡在目標區域,就可以降低開啟血腦屏障的能量門檻,且能量影響的範圍只會被限縮在血管,能將傷害降到最低。

打開血腦屏障,等同於開啟了未來對腦內疾病治療的希望。醫生投藥可以更有效率,不必總是動刀,也提供阿茲罕默症、腦瘤等腦部疾病一個治療的管道。
 

超音波對比劑 實惠選擇

除了標靶治療、開啟血腦屏障,微氣泡還可以包覆空氣和超音波搭配應用,成為強化超音波影像的顯影對比劑。超音波的原理是發射聲波後,聲波碰觸到物體會反射訊號,再根據訊號回傳的時間和強度建構畫面。因為氣體密度很低,和血流中的其他物質有所區別,所以當超音波打到血管時,微氣泡反射回來的訊號就會特別明顯,藉此提高血流的影像品質。而微氣泡在一段時間後會透過呼吸排出,安全上的疑慮可以降至最低。

透過超音波對比劑,醫生可以觀察心室的血流飽滿程度,以了解心室的缺損狀況;也可觀察器官血管增生或壞死的情形,來協助判斷腫瘤的狀態。


超音波對比劑的影像和傳統超音波的差別。(影片來源/Youtube

與傳統超音波比較,電腦斷層掃描(computed tomography)與核磁共振攝影(magnetic resonance imaging)較為人所知,影像也精細許多,但兩者的共通缺點是價格昂貴。尤其是核磁共振,花費動輒上萬元,一般民眾難以負擔如此龐大的醫療支出。

許多手術需要先經過儀器檢查,才能再做進一步的處理。但只有大型醫院才俱備如此精密的儀器,院方卻又推出許多自費健檢的服務,讓沒有急症的民眾也能佔用這些資源,造成供不應求的現象。因此時常傳出病患等待一個月才得以安排檢查,可是病情早已延誤的消息。

照超音波的好處是十分平價,花費數千元即可檢查。一般診所都可以使用,不用排隊等待,能夠即時得知檢查結果。搭配對比劑後,針對特定疾病診斷的畫質和電腦斷層掃描以及核磁共振的效果差異不大,提供民眾平價快速的新選擇。


檢查方式優缺對照。(圖片來源/張博倫製,資料來源/慈濟大學影像處理實驗室
 

制度不同 力拚台灣上市

超音波對比劑在國外已經上市,但台灣目前還在臨床實驗階段,且上市有一定的困難,目前此類藥品還是以歐美為主要市場,原因在於台灣的醫療環境和國外不同。有些國家因為沒有健保給付制度,醫療支出高得嚇人。

在國外需要數千美金,才能做一次核磁共振檢查。而超音波技術則只要數百美金,即使再加上一管對比劑,價差還是高達幾乎十倍,對民眾來說非常划算,吸引力高。但台灣因為有健保補助,超音波的費用約在1000元台幣左右。若要民眾多花3000元購買對比劑,只為了讓顯影效果更好,看來並不划算,民眾也因此而卻步。

目前在知名生技公司擔任技術長的黃亭諭對此表示:「如果健保之後願意給付超音波對比劑,長期來看,台灣整體的醫療成本其實也會跟著降低」。推廣超音波,民眾的醫療品質不會因此下降,還可以疏導大型醫院的排隊人潮,對民眾和政府都是值得參考的選項。

總編輯的話《喀報》

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