SES DALGALARIYLA AMELİYAT

Son yıllarda dünya çapında birçok araştırmacının üzerinde çalıştığı, her geçen gün başarısı kanıtlanan bu yeni yöntemin adı odaklanmış ultrason. Gün geçtikçe artan kanıtlar, odaklanmış ultrason teknolojisinin acısız ve kansız bir ameliyat için ideal yöntem olduğunu gösteriyor. Özellikle de beyin cerrahisinin yerini almaya aday olduğu düşünülürse.

Kanser, Alzheimer, Parkinson, epilepsi, MS (multipl skleroz) ya da beyin travması gibi hastalıklar için artık son derece zor ve zahmetli cerrahi operasyonlara ve hastaların operasyon sonrasında ihtiyaç duyduğu uzun süreli bakıma son verebilecek yepyeni bir yöntemle karşı karşıyayız. Hasta uyanık durumdayken, vücutta hedef alınan bölgeye ses dalgaları yollanıyor ve hastalığın türüne göre tedavi sağlanıyor. Odaklanmış ultrason halen çok yeni, gelişmeye açık ve büyük potansiyele sahip bir uygulama. Bu mucizevî yöntem yakın gelecekte neşterin tamamen ortadan kalkmasını sağlayabilir mi? Araştırma ve deneylerden elde edilen olumlu sonuçlara bakılırsa, geçmişte bir bilimkurgu hayali olarak görülen neştersiz ameliyat devrine geçiş yapıyor olabiliriz.

unnamed-13

Ses Dalgaları

Duyduğumuz sesler, dalgaların havadaki titreşimiyle oluşur. Örneğin bir gitarın tellerinden birini hafifçe çekip bıraktığımızda bu hareket, onu saran hava moleküllerine iletilip titreşimlerin moleküller boyunca yayılmasını sağlar. Bu durum basıncı artırıp azaltan bir dalgalanma hareketi yaratıyor ve dalgaların hava boyunca yayılmasına yol açıyor. Ses dalgaları kulağımıza ulaştığında, sahip oldukları mekanik enerji kulak zarındaki ince zarda titreşim yaratır. Bunun frekansı gitar telinin yarattığı frekansla aynı olduğu için beynimiz müzik aletinden yayılan dalgaları notalar olarak algılıyor. Gitarın Mi telini hareket ettirdiysek; standart bir akortla bu tel saniyede 82 defa ileri ve geri hareket ederek titreşir. Daha bilimsel bir şekilde ifade edecek olursak; 82 Hertz frekansında ses yaratmış oluruz.

İnsan kulağı 20 Hertz ile 20 bin Hertz arasındaki frekansları ses olarak algılayabilir. Duyabildiğimiz aralığının üstündeki yüksek frekanslı seslere ultrason deniyor. Yirminci yüzyılın başından bu yana ultrasonik ses dalgalarını medikal görüntüleme amacıyla kullanıyoruz. Ses vücuda yollandığında enerjisinin bir kısmı dokulardan geri sekiyor. Ultrason görüntüleme cihazları bu yankıları takip edip iç organların bir resmini oluşturuyor. Yansıyan ekoların yoğunluğu yumuşak doku ya da diğer yüzeylerin de ayırt edilebilmesini sağlıyor. Örneğin ses dalgaları iç organlar ve yumuşak dokulardan daha kolay geçerken kemiklerden geçemez. Bu sebeple, ultrasonun kemikler ve onların etrafını çevreleyen dokuların incelenmesi için en uygun yöntem olduğu söylenebilir.

Ses dalgaları, taşıdıkları enerjinin bir kısmını geçip gittikleri dokularda bırakıyor olsalar da iletilen bu enerji çok düşük seviyede olduğu için vücuda zarar vermiyor. Fakat dalgaların enerji seviyesi yükseltildikçe, ulaştıkları dokularda ısınmaya yol açıp buradaki hücresel aktiviteyi bir süre için devre dışı bırakabilecek güce kavuşuyor. Akustik yoğunluğu daha da yükseltecek olsak hedeflediğimiz dokuları dalgaların oluşturduğu ısıyla pişirebilirdik. Böyle bir durumda hücreler parçalandığı için kavitasyon etkisi olarak bilinen durum oluşuyor.

Nasıl Çalışıyor?

Odaklanmış ultrason, iki yenilikçi teknolojinin bir arada kullanıldığı bir yöntem. Bunlardan ilki, hedef alınan bölgeye ses dalgalarının enerjisini yönlendiren ultrason sistemi. İkincisiyse çoğumuzun emar olarak tanıdığı, manyetik rezonans görüntüleme tekniği. Odaklanmayı, yani hedef alınan dokunun hatasız bir şekilde belirlenmesini sağlayan da bu. Üstelik sadece hedefi belirlemekle kalmıyor, tedavinin sorunsuz gerçekleşmesi adına operasyon boyunca kılavuzluk edip, gerçek zamanlı görüntüleme de sunuyor.

Dokuları tedavi etmek için gereken enerji ve ısı miktarını yaratmak tek bir ultrason ışınlamasıyla gerçekleştirilmiyor. Bunun için yüzlerce ışınlamaya ihtiyaç var. Hedeflenen noktaya yöneltilen dalgaların gücü benzersiz bir cerrahi araç yaratıp çeşitli biyolojik etkilerin oluşmasını sağlıyor. Etkisi dokunun tipine ve kullanılan ultrasonun gücü ya da süresi gibi parametrelere bağlı olarak değişebilir. Tek bir doku üzerinde birbirinden farklı etkiler yaratabildiği için, bu dokuda gerçekleşen çeşitli hastalıkların her birinde farklı şekilde uygulanabilme gücüne de sahip. Yani doku onarımından kanserli hücrelerin elimine edilmesine kadar son derece geniş bir alanda uygulanması mümkün.

Tıpkı bir büyüteci kağıdın üstüne tutup, güneş ışınlarıyla tek bir noktada aşırı ısınma yaratarak kağıdı yakmayı başarabilmemiz gibi, odaklanmış ultrason da benzer bir mekanizmayla, akustik lens kullanarak çalışıyor. Lensin tasarımı ve kullanılacak ultrason dalgalarının parametreleri değiştikçe farklı büyüklükteki dokular hedef alınabilir. Yöntem, 1-1,5 mm ile 10×16 mm çapı arasındaki dokulara uygulanabiliyor. Ultrasonik dalgalar hedef bölgeye eriştiğinde doku sıvılarındaki ayrışmış gazlarla etkileşime geçip titreşen minik baloncukların ortaya çıkmasına sebep oluyor. Bunların salınım hareketinden doğan kinetik enerji çevre dokulara da iletildiğinden, baloncuklar patladıkça yakın çevrelerine şok dalgaları yayılıyor.

Uygulama Alanları

Birçok hastalığın tedavisi için ümit vadeden yeni bir tıp alanına dönüşen odaklanmış ultrason teknolojisiyle gerçekleştirilen bazı operasyonlar şimdiden tüm dünyada ticari kullanıma açıldı. Örneğin neştersiz cilt gençleştirme yöntemi olarak sunulduğunu duymuş olabilirsiniz. Ağrısız, acısız, konforlu, etkili ve kolay uygulanabilir olması onu ideal bir estetik müdahale aracına dönüştürdü. Ses dalgaları cildin alt katmanlarındaki dokulara yönlendirildiğinde kolajen üretimini harekete geçirip cilt elastikiyetinin kaybına bağlı olan sarkma ve kırışıkları tedavi ediyor, cildin tekrar gençleşmesini sağlıyor. Cildin üst tabakasına zarar vermediğinden ameliyatsız yüz germe etkisi yaratılmış oluyor.

Odaklanmış ultrason tekniğinin başlıca uygulama alanlarından biri de kanser tedavisi. Teknoloji halen geliştirilmekte olduğundan bazı uygulama alanları için süregelen araştırmaların sonuçlarının beklendiğini hatırlatalım. Ama şimdiden onay alan klinik uygulamalar da mevcut. Potansiyel uygulama alanları konusunda yürütülen araştırma ve deneyler devam ederken; prostat, böbrek, meme, karaciğer ve pankreas kanseri için bazı ülkelerde çoktan onay aldı. Beyin tümörü ve Parkinson gibi hastalıklar için de uygulanabilir duruma geldi. Alzheimer, depresyon, obsesif kompülsif bozukluk, epilepsi, MS, beyin travması, ağrılar ve diğer kanser türlerinin yanı sıra diyabet ve obezite gibi hastalıklar için de yürütülen araştırmalar mevcut. Hatta kanser türlerinin neredeyse tamamında klinik deney aşamasına ulaşıldı.

Aslında benzer bir teknoloji 1950’li yıllardan beri kullanılıyor. Hatta ilk olarak Parkinson hastaları üzerinde denenmiş ve hastalığa sebep olan siyah madde ile lentiküler kangal birimine (hipotalamustan dışarıya uzanan sinir lifleri demeti) odaklanılarak, bu iki yapının devre dışı bırakılması sağlanmış, böylece hastalığın gelişimi önlenmişti. Yöntem o yıllardan bu yana öyle gelişti ki artık bambaşka bir araca dönüştüğü söylenebilir. Fransa, ABD, İngiltere, İsrail, Kıbrıs, Hollanda, İtalya, Çin, Tayvan ve Güney Kore’de yürütülen araştırmalarda hem teknolojik gelişimi hem de klinik uygulamalar konusunda epey yol kat edildi. Şu anda dünyada bu uygulamayı gerçekleştiren 450 tıp merkezi mevcut. Büyük çoğunluğu Avrupa ve Asya’da bulunan merkezlerin yanı sıra, yine tüm dünyaya yayılmış 274 araştırma merkezi bulunmakta. Bugüne dek ses dalgalarıyla tedavi edilen hasta sayısıysa 115 bin kişinin üzerinde. Bunların büyük çoğunluğu prostat kanseri tedavisi oldu. İlk üç sırayı paylaşan diğer hastalıklarsa rahim tümörü ve karaciğer kanseri.

Zorlu Bir Hedef: Beyin

Beyin söz konusu olduğunda, ses dalgalarının kafatasını aşıp iç bölgeye ulaşması pek de kolay olmuyor. Dolayısıyla özellikle beyin hastalıkları tedavisinde uygulanması için bir takım zorlukların aşılması gerekti. Örneğin ultrasondan yayılan enerji kafatasından geçerken aşırı ısı yayıp o bölgeye zarar verilmesine neden olabilir. Ayrıca kafatasının şeklinden kaynaklanan bir hedeften sapma sorunu da var. Dalgalar belli bir noktaya odaklandığında bile kafatasının yapısı nedeniyle yolundan sapıp başka bölgelere erişebiliyor. İlk ultrason uygulamalarında sapma sorununu ortadan kaldırmak ve bölgeye erişim engelinin çözülmesi için kafatasının bir kısmı kraniyotomi yöntemiyle kesilerek çıkartılmak zorunda kalıyordu. Yaklaşık 14 saat süren bu ilk operasyonlardan bu yana çok şey değişti. 90’lı yıllarda bilim insanları iki büyük atılım gerçekleştirdi. İlki odaklanmış ultrason teknolojisini manyetik rezosans yöntemiyle birleştirmek oldu. İkincisiyse biyomedikal fizikçi Kullervo Hynynen ve nöroradyoloji uzmanı Ferenc Jolesz’in faz dizilimi sistemini uygulamaya geçirmesiyle yaşandı. Bu sayede ses dalgalarının zamanlaması1 ve koordinasyonu geliştirilip sapma sorunu tamamen ortadan kaldırıldı.

Şu anda beyin hastalıklarının tedavisinde kullanılan ultrason teknolojisi muazzam bir güce sahip. Öyle ki doktorlar sadece dalgaları doğru noktada sabitlemekle kalmıyor, doku üzerindeki etkisini gerçek zamanlı takip edebiliyorlar. Üstelik operasyon esnasında acı da hissedilmediği için hastalar uyanıkken uygulanabiliyor. İşte bu, beynin normal çalışma mekanizması sırasında müdahale etmek anlamına geliyor ve dolayısıyla işlemin etkisini o anda görmek de mümkün oluyor. Örneğin iyi huylu titreme hastalığı olarak da bilinen tremor hastaları müdahale anında titremelerinin geçtiğini gözlemleyebiliyor. Normal bir operasyonda bu hastalığın tedavisi için beynin orta ventral çekirdek adı verilen (VIM) bölgesine müdahale edilip bu birimin devre dışı bırakılması gerekiyor ki beynin iç katmanlarında yer alan nöronlar titremeye yol açan harekete son versin. Beynin bu birimi kol ve bacak gibi uzuvların konumu hakkındaki verileri derlediği için koordinasyon ve hareketlerimiz üzerinde önemli bir rol oynamakta. Tremor hastalarında harekete dair veriler doğru şekilde işlenemediğinden, bu bölgedeki nöronlar hatalı enformasyonu düzeltmek adına hiç durmadan işlem yapmaya başlıyor. Tıpkı takılmış bir plak gibi sürekli aynı verileri düzeltmeye çalıştıklarından, tekrar eden bu hareketleri titreme etkisine yol açmakta. Neşterli operasyonlarda VIM devre dışı bırakıldığında titremeler yok olsa da hastada denge kaybı, konuşma sorunları ya da felç gibi son derece ciddi durumlar baş gösterebiliyor. Oysa odaklanmış ultrason uygulamasında hastaya kalıcı zararlar verebilen bu tip yan etkilerin oluşması söz konusu değil. Odaklanmış Ultrason Operasyonu Vakfı yöneticilerinden Neal Kassell, “Bu yöntem sayesinde elde edilen kesinlik ve doğruluk payı standart cerrahi uygulamalarla kıyaslanamayacak kadar yüksek. Üstelik araştırma ve uygulamalar, ses dalgalarıyla müdahalenin uzun vadede çok daha güvenilir sonuçlar verebildiğini gösterdi,” diyor.

Parkinson’a Çare Olabilir mi?

Benzer bir durum Parkinson hastaları için de geçerli. Beyindeki sinir hücrelerinin ölümüyle ortaya çıkan Parkinson dünya çapında 5 milyondan fazla insanı etkileyen kronik bir hareket bozukluğu hastalığı. Genelde hastalıktan en çok etkilenen birim beyin sapındaki siyah madde oluyor. Burada devre dışı kalan sinir hücreleri dopamin üretiminden sorumlu olduğu için hastalık ilerledikçe beynin dopamin üretim miktarında ciddi oranda düşüş gerçekleşmekte. Dopamin, beynin hareket ve koordinasyonu kontrol eden birimlerini iletişim halinde tutuyor. Dolayısıyla azalması durumunda hareket sorunları başlıyor.

Parkinson hastalığına kesin çözüm sunabilen bir tedavi mevcut değil. İlaçla tedavi, derin beyin uyarımı ya da radyocerrahi gibi yöntemlerle hastalığın bazı semptomlarını ortadan kaldırmak mümkün. Ancak bu yöntemlerin hiçbiri kalıcı bir tedavi sunmadığı için hastalık devam ediyor. Ultrason uygulamasındaki akustik enerjiyse çevre doku ve hücrelere zarar verilmeden uygulanabildiğinden titreme, istemsiz hareketler ve hareket yitimi gibi hastalığın üç belirgin semptomuna son verme iddiasına sahip.

Aşılması Gereken Bir Duvar: Kan-Beyin Bariyeri

Geçtiğimiz yıl Kanadalı araştırmacıların kan-beyin bariyerini aşmayı başardığı haberi bilim dünyasında büyük yankı uyandırmıştı. Kanla beyin arasında geçilmez bir duvar örüp toksinler gibi zararlı maddelerin beyine geçişini engelleyen bu bariyer aslında beyni koruyan bir yapı. Bu alanda uzmanlaşmış hücrelerin bir araya gelip, birbirlerine sımsıkı tutunarak kurduğu koruyucu duvar özellikle suda kolay çözünen büyük moleküllerin geçişini önlemekte. Ama aynı sebeple beyinden kaynaklı hastalıkların tedavisinde ve özellikle de beyin tümörlerine müdahale edilmek istendiğinde ilacın beyne ulaşmasına engel oluyor. Kanada, Sunnybrook Sağlık Bilimleri Merkezi araştırmacıları kanser, Parkinson ve Alzheimer hastalıklarında kullanılan ilaçların beyne ulaşması için kan-beyin bariyerini aşmanın en etkili yolunun odaklanmış ultrason teknolojisi olduğunu gösterdiler.

Çalışmaya öncülük eden araştırmacı Dr. Todd Mainprize, beyin kanserinde kullanılan ilaçların sadece yüzde 25’inin beyne ulaşabildiğini söylüyor. Yani maalesef hastalığın tedavisinde uygulanan ilaçların yaratacağı etki, kanserin gelişimini durdurmak için yeterli değil. Sunnybrook’ta gerçekleştirilen araştırmada kemoterapi ilaçları kana enjekte edilirken, beraberinde ultrason uygulaması kullanılıp yaratılan baloncukların da ilaçla birlikte yol alması sağlandı. Yöntem, kan-beyin bariyerini oluşturan hücrelere zarar vermeden, geçici olarak birbirlerinden ayrılıp ilacın beyne iletilmesini sağlayacak bir boşluk oluşturmalarına yardımcı oluyor. engel ortadan kalkınca kemoterapi ilacı beyne tüm gücüyle eriştiği için tümörün sadece bir gün içinde etkisiz hale gelebildiği tespit edildi.

Kan-beyin bariyerinin aşılması Alzheimer tedavisi için de oldukça önemli. Hastalığın hücre ölümü süreçleri sırasında beyin dokusunda plak denilen ölü hücre öbekleri oluşmakta. Aslında bu plakları oluşturan şey beta amiloid adlı proteinin nöronlar arasında anormal miktarda toplanıp birikmesi. Bunu önlemek için de plakların oluştuğu bölgeye nüfuz edebilecek şekilde antikor uygulanması gerek. Kan-beyin bariyeri aşılmadıkça antikorların plaklara ulaşması mümkün değil. Ama Kanadalı araştırmacılar, aynı yöntemle uygulandığı takdirde antikor tedavisinin de başarılı olabileceğini göstermiş oldu. Dahası, fareler üzerinde gerçekleştirilen başka bir araştırmada, bu tekniğin Alzheimer nedeniyle zarar gören hafızayı da geri getirebildiği anlaşıldı. Bu olağanüstü bulgu, insanlar üzerinde de test edilip onaylanırsa hastaların hafızalarını geri kazanmalarıyla birlikte Alzheimer’ı tedavisi mümkün bir hastalığa dönüştürebiliriz.

Meme Kanserine Kesin Çözüm

Tüm dünyada kadınlarda en sık rastlanan kanser türü meme kanseri. Sağlık Bakanlığı Kanser Daire Başkanlığı’nın son yayınladığı rapora göre, 2013 yılında tanı konulan her dört kadın kanserinden biri meme kanseriydi. Cerrahlar meme kanseri tümörlerine müdahale ettiklerinde tümörü, çevresine zarar vermeden çıkarabilmek adına büyük çaba sarf etseler de çoğunlukla çevredeki sağlıklı dokuda hasar oluşuyor. Kimi zaman daha kesin bir çözüm sunmak adına memeyi tamamen almak zorunda kalabiliyorlar. Kadınların çoğu mastektomi denilen bu yönteme son çare olarak başvurmayı tercih ediyor. Ama kısmi müdahaleyi seçenlerin yüzde 25’i ilerleyen yıllarda tekrar ameliyat olmak zorunda kalıyor.

Meme kanseri üzerinde ilk olarak 2012 yılında, California Üniversitesi’nde uygulanan odaklanmış ultrason araştırması, tıpkı kan-beyin bariyerinde kullanılana benzer bir yöntemle uygulanmış ama bu kez baloncuklar yerine nano-parçacıklar kullanılmıştı. Parçacıklar tümöre ulaştığında, görüntüleme cihazlarında yerinin hatasız bir şekilde belirlenmesini sağlıyor. Araştırma ekibinden Andrew Kummel, “Parçacıklar ses dalgalarının uygulanacağı bölgeyi hatasız bir şekilde belirleyebildiğinden, tümöre ulaştıklarında onları akustik enerjiyle patlatıp, cerrahi müdahaleye ihtiyaç duymadan, sorunu kökten çözmüş oluyoruz,” diyor.

unnamed-14

Komadan Çıkan Hasta

Odaklanmış ultrasonun yüksek yoğunluklu ve düşük yoğunluklu olmak üzere farklı şekillerde uygulanması mümkün. Los Angeles California Üniversitesi (UCLA) araştırmacıları, 25 yaşındaki bir hastayı düşük yoğunluklu ultrason kullanarak komadan çıkarmayı başardı.

Beynin thalamus bölgesine yönlendirilen ses dalgalarıyla, bu birimdeki nöronları tekrar harekete geçirecek oranda şok uygulayan araştırmacılar nöronları uyandırıp komayı sonlandırmış oldu. Araştırmaya öncülük eden nörocerrahi uzmanı Martin Monti operasyonun başarısını şöyle özetliyor; “Şu ana dek böyle bir şeyi başarmanın tek yolu, derin beyin uyarımı denilen riskli bir cerrahi müdahaleden geçiyordu. Bu, elektrotların direkt thalamus üstüne yerleştirildiği bir operasyon. Bizim yaklaşımımızsa beyne dokunmaya gerek kalmadan çözüm sunuyor.”

Uygulamanın şiddetli beyin travması geçirmiş bir hasta üzerinde ilk kez denendiğini belirtelim. Hasta, operasyondan üç gün sonra bilincine tamamen kavuştu. Bu ilk denemede böyle şaşırtıcı bir sonuç elde edilmiş olması umut verici ama yöntemin başarısını kanıtlamak için yeterli değil. Bu yüzden şimdi benzer durumdaki diğer hastalar üzerinde de denenmesi gerek. Martin Monti, “Başka hastalar üzerinde de aynı başarıyı yakalarsak, portatif boyutlara indirilebilmesi mümkün olan bu teknolojiyi yakın gelecekte kaska benzer bir cihaza dönüştürüp, ticari kullanıma açmak bile mümkün olabilir,” diyor.

Düşük yoğunluklu ultrason uygulaması yine aynı üniversiteden Alexander Bystritsky tarafından geliştirildi. Bystritsky’nin geliştirdiği ve bu operasyonda kullanılan bir başka yenilikse kahve fincanı büyüklüğündeki bir cihaz. Bu, akustik enerjinin belirli bir bölgede kubbe şeklinde sabitlenmesini sağlayıp operasyonun başarısını artırıyor.

Bu heyecan verici sonuçlar, odaklanmış ultrason teknolojisinin geleceğe damgasını vuracak yeni cerrahi müdahale aracı olabileceğini gösteriyor. Teknolojinin, mevcut araştırma sonuçlarından elde edilecek verilere göre şekillenip gelişeceğine de hiç şüphe yok. Tıp alanında olağanüstü gelişmelerin yaşandığı son yıllarda yeni bir atılımı tarif ederken “devrimsel” terimini öyle çok kullandık ki aynı terim odaklanmış ultrason teknolojisinin başarısını tarif etmek için yetersiz kaldı. Bu belki de tıp tarihinin en büyük kırılma noktalarından biri.

SES DALGALARI

unnamed-15 unnamed-16 unnamed-17 unnamed-18

Odaklanma, yani hedef alınan dokunun belirlenmesi manyetik rezonans görüntüleme tekniğiyle gerçekleştiriliyor.

Sihirli Değnek

unnamed-19

Her bir operasyonda farklı enerji parametreleriyle işlem yapabildiği için, odaklanmış ultrasonu sihirli bir değnek gibi kullanıp nöral aktiviteyi uyarmak da durdurmak da mümkün.

Kan-Beyin Bariyeri

unnamed-21

Kanla beyin arasında geçilmez bir duvar örüp zararlı maddelerin beyne geçişini engelleyen bu bariyer aslında beyni koruyan bir yapı. Hücrelerin sımsıkı tutunarak kurduğu koruyucu duvar suda kolay çözünen büyük moleküllerin geçişini önlüyor. Fakat aynı nedenle kemoterapi ilaçlarının beyne ulaşmasına da engel oluyor.

Kemoterapi Etkisini Artırma

unnamed-22

Kan-beyin bariyerinin aşılması Alzheimer tedavisi için de oldukça önemli. Kana enjekte edilen mikro baloncuklar ultrasonla uyarıldığında titreşmeye başlıyor ve bariyerin kısa bir süre için açılmasını sağlıyor. Bu sayede plak denilen ölü hücre öbeklerine antikor uygulanabiliyor.

KAYNAK: Popular Science Türkiye EKİM 2016

Paylaş !
Son Yazılar
Bir cevap bırakın
Captcha Captcha güncellemek için resime tıkla