Ultrasound Isn’t Just for Pregnancy. How It’s Helping Treat the Brain.
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嘿，未来的一切听众们，在我们进入今天的节目之前，先快速说明一下，今天的节目是关于一些新的、基于超声波的替代方法，可以替代一些脑部手术。节目中会有一些关于这些手术的生动描述。所以，如果你觉得会让你不适，请注意。现在开始节目。嗨，丹尼。嗨，萨拉。

你做过脑部超声波检查吗？

没有，我几年前ACL受伤后做过膝盖超声波检查。你做过吗？

没有，我怀孕的时候做过几次，但那跟我的大脑无关。

这很经典，对吧？你知道，用超声波进行胎儿成像。

没错，那是超声波的诊断用途。医生也用超声波治疗一些疾病，因为超声波携带能量，以特定可控的方式使用时，可以改变甚至破坏组织。

是的，这叫做消融。医生可以使用超声波来击碎肾结石，或治疗帕金森氏症和创伤性脑损伤等疾病的症状。但大多数人可能将超声波与成像联系起来，以及胎儿成像。

超声波实际上是我所说的“听诊器”，因为我们能够听到血液在我们动脉中奔涌的心跳声，这就是多普勒效应。

顾是哥伦比亚大学超声和弹性成像实验室的主任。

那是我们进入超声波范围的早期。我们能听到“哗哗”声。

顾正在研究一项新技术，这项技术可以进一步扩展超声波的用途，超越成像和消融，真正将药物直接输送到大脑。

这是一个非常古老的问题。不幸的是，有很多好药，但是，我们大脑中的血脑屏障会过滤掉几乎100%的大分子药物和99%的小分子药物。

顾和她的研究人员正在尝试使用超声波打开血脑屏障，这样药物就可以到达需要的地方，而无需手术。

一旦能够打开屏障并将药物送入，也可以取出一些东西，例如关于脑癌等严重疾病的诊断信息。同样，无需手术。

来自华尔街日报，这是关于未来的一切。我是丹尼·刘易斯。

我是萨拉·加滕伯格。

今天我们讨论的是如何利用超声波短暂突破血脑屏障，从而为严重疾病带来新的治疗方法，甚至可以帮助医生在无需脑部手术的情况下诊断患者。请继续收听。

为了了解为什么研究人员将超声波作为治疗大脑的工具，我们必须讨论血脑屏障，因为它是一种既好又坏的屏障。它有助于防止病毒和细菌进入大脑，但也阻止了诸如癌症药物、新疗法和基因疗法等药物。

它基本上看起来像细胞之间的连接或紧密连接，这些细胞排列在血管内壁。

这是迈克尔·卡伯特。他有很多头衔，神经外科教授兼执行副主席，以及威尔·康奈尔医学院的研究副主席。基本上，他是脑部专家。

如果你有玩过磁力片的小孩，他们会卡在一起，对吧？

如果你不知道磁力片是什么，它们是带有磁铁边缘的正方形和三角形，当它们靠近时，就会粘在一起。

这些细胞就是这样做的，它们环绕着血管。但是这些细胞之间可能有间隙。

例如，如果你试图治疗肺部或肝脏，则没有障碍物可以直接通过血液将药物输送到这些器官。但是大脑的血脑屏障却挡住了所有这些。

所有这些东西都非常大、非常复杂，无法进入大脑。所以，你唯一能将它们送入大脑的方法，要么是直接通过手术注射，要么是如果你能打开血脑屏障，那么你就可以将它们注射到血液中，它们就会进入。

第一种方法，卡伯特提到的直接注射，需要钻孔。

我们做一个大约四分之一大小的小孔，然后插入一根非常细的管子，大约只有两根头发丝那么粗，然后将其连接到一个输液器，输液器会注射非常少量，通常可能只有一滴液体。

这种需要放置导管的方法有一些缺点。首先，它是脑部手术。随之而来的是，出血的可能性始终存在。另一个缺点是控制。

直接注射的另一个问题不仅仅是安全问题。问题是我们无法始终精确控制液体到达的位置。所以，如果你插入一根管子或导管，并且溶液流出，如果你试图靶向大脑的一个非常小的区域，这种方法效果很好，因为液体流出并几乎覆盖了你想要覆盖的区域。

基本上，导管的滴滴滴地输送药物到导管正下方的大脑区域。就是这样。

但是，如果你试图覆盖大脑的较大区域或形状不规则的区域，那么让溶液精确地按照你想要的方式扩散就不那么容易了。

你可以放置更多导管来覆盖更大的区域，正如卡伯特向我们解释的那样，我开始想象《地狱男爵》系列中的针头。

我们有图片向你展示这个手术过程。

这并非超自然恐怖电影中的场景。卡伯特强调这种治疗方法风险相对较低。即便如此，手术，尤其是脑部手术，也可能非常令人紧张。那么，如果可以避免这种情况，并且能够以非侵入性的方式，可靠而精确地短暂打开血脑屏障呢？

我们实际上有气泡，你可以通过静脉注射到血管中。气泡是一种秘密武器。

这是丽莎·顾，哥伦比亚大学的教授。她和像她一样的其他研究人员正在使用超声成像技术，结合这些叫做微泡的东西来打开血脑屏障。当我们说微观时，我们的意思是微观。

非常小，直径为一微米，它们在我们的静脉和动脉中流动，当超声波击中它们时，它们就会发生共振。

通常情况下，进行成像时，超声波会从组织或血液中反射回来。在某些情况下，医生已经使用微泡来使这些图像更加清晰，因为当气泡发生共振时，它们会反射回更多的超声波。

这叫做造影增强成像。所以，突然之间，你原本因为无法看到外部反射而呈现黑暗的图像，现在却有了来自气泡的反射。图像几乎闪闪发光，你可以看到一颗闪闪发光的心脏。

但是顾说，共振的微泡也可以使血脑屏障更具渗透性。

气泡吸收超声波产生的额外压力会使气泡破裂，气泡周围的紧密连接会放松。

这样想吧。微泡被注射到你的血液中，当它们穿过你的系统时，医生将超声波发射器对准他们想要治疗的大脑部位。

当气泡到达该区域时，超声波使它们振动。这些跳动的气泡产生的额外压力会使血脑屏障松弛，基本上创造了一个“湿门”。因此，医生无需钻孔并插入导管滴注，而是可以通过静脉输液将药物注射到血液中。药物甚至可以口服，然后打开受疾病影响的大脑特定部位的血脑屏障。

因此，我们将增加局部剂量，而不是全身剂量，然后让更多药物进入大脑所需的位置。因此，全身剂量较低，但在大脑中的剂量却很高，这实际上被认为是成功的。

此外，你可以一次性将药物输送到大脑的更多部位，而不是使用导管，这需要多个导管。顾说，你可以打开“门”，药物会更均匀地流过目标区域。当超声波关闭时，血脑屏障会再次闭合，肾脏会清除微泡。卡伯特说，这可以帮助治疗各种疾病，如阿尔茨海默病。

儿童脑瘤，一种类型的脑肿瘤，以及儿童疾病。它可以用于帕金森氏症、ALS，甚至可能是成瘾和抑郁症。但卡伯特说，控制这些药物的流动可能比预期的要棘手。他将直接注射与通过超声波破坏血脑屏障进行了比较。

一旦注射到大脑中，很少会进入血液。如果你将某些东西注射到血液中，如果它做了不同的事情会怎样？如果它进入你的肝脏、肺部，那么它在大脑中的作用与在血液中的作用不同，你注入血液中的药物实际上只有一小部分会进入大脑。大部分会留在血液中。

并在全身循环。卡伯特还说，如果“门”对药物开放，那么其他东西也可能进入。

包括血细胞。因此，存在少量出血的可能性。当然，如果有人感染或其他情况，如果打开血脑屏障，血液中的东西可能会进入大脑。

尽管如此，卡伯特也对顾对这种治疗方法的希望表示赞同。

所有这些都是我们必须努力解决的问题。我并不是说这会发生，但我们的工作是考虑所有可能发生的事情，然后确保它们不会发生。

但如果你能将东西送入大脑，你也可以将东西取出。这项技术能否用于在不进行组织活检的情况下诊断疾病？休息后，丹尼将详细介绍超声波的这一方面。

诊断大脑中的问题，例如肿瘤，可能需要大量工作，虽然一些脑部疾病可以通过血液检查或通过腰椎穿刺（也称为脊椎穿刺）抽取脑脊液来诊断，但这很难获得详细的诊断，而无需进行活检，而脑部活检比例如从皮肤上取样要困难得多。

我们通常进行脑活检的原因是当我们存在诊断不确定性时。

埃里克·卢瑟医生是神经外科医生，并领导华盛顿大学医学院的神经技术部门。丹尼·刘易斯。

我们为每个人进行CT扫描，创建一个大脑的三维模型。我们在软件上规划插入针头的位置，以便我们可以提取一些组织。

然后，最后，在所有规划之后，就是实际的脑部手术。

在颅骨上做一个切口，在颅骨上钻一个孔，并将探针插入大脑。我们有一种特殊的工具，我们可以用它来切割组织样本并将其保存在一个腔室中，以便我们可以取出探针并将组织样本送去病理检查。

这是一项非常繁琐的工作。它需要大量时间。卢瑟医生说，像任何手术一样，事情出错的几率总是存在的。

总是有风险。总是有感染的风险。对于每一次脑部手术，都存在灾难性后果的风险，如昏迷、死亡、瘫痪。我们从不轻易进行这些手术。

为了获得组织样本，需要付出很多努力。但卢瑟医生说，即使经过所有这些，你仍然可能无法得到确定的诊断。

我们只有在绝对必要时才会这样做。我们不能随意对人们进行活检。这实际上是真正了解人脑的一个根本性障碍。

这就是他认为超声波可以发挥作用的地方，因为正如我们前面提到的，破坏血脑屏障就像打开一扇门。如果药物可以进入，这意味着一些东西可以出来，例如DNA片段和其他生物标志物。这些分子可能是某种疾病或病症的标志，等等。

如果我们可以在不接触大脑的情况下接触大脑，这是一个根本性的。

框架转变。卢瑟医生和他的团队称此过程为声波活检，即用声音进行活检。

我们希望将来，声波活检可以像进行CT扫描一样进行。观察硬。

陈虹是华盛顿大学生物医学工程的副教授。丹尼·刘易斯。她与卢瑟医生一起工作。声波活检的工作原理如下。

假设医生在患者的核磁共振成像上发现了一些令人担忧的东西，并且他想知道他们是否患有脑肿瘤。该患者可以来诊所，注射微泡，与我们前面提到的相同。超声波束对准可疑肿瘤。一旦微泡到达大脑区域，超声波就会使它们破裂，血脑屏障开始打开。

因此，开口的大小是可以控制的，血脑屏障可以打开，但开口的大小非常小，以至于只有这些小分子能够渗漏出来。

因为如果破坏的血脑屏障可以让药物进入大脑，陈说，例如来自肿瘤的DNA可以自然地流入血液。医生然后会从患者身上提取血液样本，并将其送去实验室检测特定的生物标志物。假设医生怀疑患者患有由特定突变引起的肿瘤。他们可以检测你的血液，他们可能会发现一些痕迹，但陈说，仅凭这一点并不准确。

即使你在血液中看到生物标志物，你也不知道它们来自哪里。你必须结合其他成像技术来猜测，“哦，它很可能来自肿瘤”，因为。

由于很少有物质能够自然地通过血脑屏障，卢瑟医生说，血液测试必须非常灵敏，但声波活检可以让更多的生物标志物从大脑中排出，从而更容易发现它们。

这试图提高检测这些生物标志物的灵敏度，但让我们丰富这些生物标志物的来源。

而无需前往专业机构进行脑活检，Lothar 博士表示超声活检非常简单。最终，它可以从医院转移到初级保健医生的诊所。

这就是明确的目标。我们百分百确信这可以在医生办公室完成，最初在手术室进行的麻醉下活检手术将不复存在，只需抽血即可。

R. Luzarches 博士的团队刚刚开始一项临床研究，在少数患者身上进行测试。因此，这个目标还有点遥远。但其他人认为，通过破坏血脑屏障进行活检具有广阔的前景。

他是一位心脏外科医生。我还记得小时候，他总是说他多么讨厌针头，因为他认为这并不是一个足够好的方法。

Michael Kaplitt 医生，我们之前听过的康奈尔大学神经学家和神经外科医生。

显然，这很有帮助，但存在所谓的抽样误差的风险，即你只取了一小部分样本，而肿瘤可能具有不同的稠度。有些部分我们认为是坏死的，它们失去了血液供应，中间部分往往会坏死。而我们想要的是活组织部分。

如果医生错过了肿瘤的活跃恶性部分，他们可能无法得到准确的诊断。进行多次活检意味着必须在颅骨上进行多次切口，这会增加出现问题的风险。

如果你能稍微打开肿瘤区域的血脑屏障，你就可以获得更多的样本，这样你就可以更灵敏地检测到肿瘤信号，并能够确定肿瘤的类型，甚至可以查看肿瘤 DNA 中是否存在使其更容易接受特定疗法的特定变化。

化疗。但超声活检是一种新技术，仅仅因为它不是手术并不意味着它没有风险。

最大的风险是出血。

来自圣路易斯华盛顿大学的 Hung Chang。

因为微泡的作用是进入血管内。然后，如果我们以不受控的方式施加超声能量，那么我们就会造成血管损伤。

Kaplitt 医生还表示，肿瘤细胞可能会离开大脑并进入血液循环，尽管他认为这种情况不太可能发生。Luzarches 博士和 Chen 教授表示，如果操作正确，他们的方法只会破坏足够的血脑屏障，以允许一些遗传物质通过，而不是整个细胞。然而，超声活检能否成为临床护理标准的关键在于其可靠性，尽管 Luzarches 博士乐观地认为，超声活检最终会变得足够简单，以便日常医生可以使用，Kaplitt 博士认为这还需要一段时间。

我认为它会变得越来越普遍。我认为在一段时间内，它将局限于治疗大量脑肿瘤患者的大型中心，例如，因为我认为这将是它首先被应用的领域，用于诊断和治疗。但它不太可能很快出现在你的普通诊所。

但即使面临这些挑战，Kaplitt 医生表示，超声确实具有超越成像和诊断的新的应用潜力。只是可能需要一些时间来确定这些新的用途是什么。

我们肯定处于证明其可能性阶段。我们远没有达到证明其在每种情况下都有多大用处的阶段，而这正是我们必须做到的，也是目前正在进行的工作。

《未来的一切》是《华尔街日报》制作的节目。Stephanie Ilga Magaziner 是《未来的一切》的编辑总监。本期节目由 Danny Lewis 制作。

和 Charlotte Gartenberg。我们的事实核查员是 Alex Armitage。Nathan Michael、Level 和 Justin Coffin 是我们的声音设计师，Road Music…

Cater Milsom 是我们的主管制作人。Ishmael Lahlou 是我们的开发制作人。Scott Sloy 和 Chris Waddington 是副编辑，Philanthus Patterson 是华尔街日报新闻音频主管。

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