好神奇!超音波加速傷口癒合

作者 | 發布日期 2016 年 02 月 22 日 9:01 | 分類 醫療科技 follow us in feedly
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相信大家都聽過超音波在醫療方面的應用,像是產前檢查、乳房篩檢、急診創傷評估,也涵蓋治療方面,如口腔牙周治療、體外震波碎石、物理治療等。超音波之所以這麼受醫界歡迎,主要是它不涉及輻射,因此比 X 光等檢驗工具安全,體積小、價格也較便宜,但你可能沒想到,這普通的音波震盪儀器,居然能讓傷口如快轉般地加速癒合。



由英國雪菲爾大學(University of Sheffield)及布里斯托大學(University of Bristol)的科學家們合作,近日發表於國際皮膚病學研究期刊(Journal of Investigative Dermatology):使用低強度超音波,能夠刺激傷口細胞,讓皮膚潰瘍及褥瘡癒合時間加速 30%。

 

身體癒合機制

人類傷口癒合機制其實非常複雜,想像一下傷口就像地面破個大洞,而水管破裂導致水源源不絕湧出。最開始的「凝血期」,由血球及血纖維蛋白凝結成血塊,如沙包般的封擋住傷口;第二期為「炎症期」,受傷細胞將釋放出組織胺等促發炎分子,讓傷處血管擴張、通透性增加,因此富含白血球和血清蛋白質的液體,能滲入組織清除細菌和壞死物質。而後續更多不同功能的白血球大兵加入,並由炎症細胞吞蝕消滅(phagocytosis),就像接力般將不利傷口癒合的異己剷除。

最後進入「增生期」,多種物質進入傷口區,如纖維母細胞(fibroblast)將產出纖維細胞(fibrocyte),並製造出膠原蛋白,這就像在傷口架起鷹架來,供重建雛形。而肌纖維母細胞(myofibroblast)則產生收聚力量,讓傷口縮小,再藉由表皮增生作用(epithelialization),上皮細胞會一層層覆蓋於纖維組織上,逐漸增厚,癒合工作大功告成。

對於健康的人來說,很難想像傷口癒合會是多麼重要,但在糖尿病、抽菸或年老患者身上,末梢血液循環不佳、白血球功能不良、膠原蛋白合成減少等原因,都讓復元之路迢迢,一不小心就慢性發炎甚至造成感染。

根據研究的主持者──雪菲爾大學膜動力學中心的 Mark Bass 博士表示:「接近 25% 的糖尿病患者深受慢性潰瘍所苦,尤其是腳部,最糟糕且常見的下場就是截肢。」

面對龐大的照護需求及醫療開支,現今醫療界對抗慢性傷口,最常見的方法是「避免感染」,採用抗生素,加上清創以及特殊敷料,待患者傷口自癒能力發揮功效。另外一種方法,則是藉由外來因子喚醒細胞修復,比如將幹細胞或經萃取的生長因子塗敷在傷口上,然而這種特殊療法昂貴,實非一般人能負擔得起,而且也難掌控實際的生長情況。

醫療科技發展至此,難道沒有其他創新方式能對付棘手的慢性傷口嗎?

 

超音波功效機制

之前我們介紹過利用電刺激促進血管新生作用,另有一種近年流行的「負壓傷口治療法(Negative Pressure Wound Therapy,NPWT)」,是將傷口置於區域性負壓,以幫浦抽吸及敷料的機械應力來加速癒合。

此外,醫療界早已證實「低強度超音波能促進骨折癒合的速度」,因此以雪菲爾大學為首的這群科學家們,將實驗目標設計為表皮傷口,測試療效。

他們以罹糖尿病且衰老的老鼠為受試者,採用低強度超音波治療創傷,結果發現:超音波能促使身體癒合因子移動至傷口床(wound bed),並發揮作用,且將原本需要的 9 天癒合期縮減為 6 天。此外,即便是患有「纖維連結蛋白依賴訊號(fibronectin-dependent signaling)缺陷」的老鼠,超音波對牠們同樣具備功效。

對於這樣的發現,Mark Bass 博士解釋,受傷時,纖維連接蛋白(fibronectin)會出現在血漿中,負責止血、保護損傷組織,並激活纖維母細胞(fibroblast)內的訊號蛋白質 Rac1,促使纖維母細胞移動且聚集在傷口床,且合成膠原蛋白及細胞外基質,提供傷口防護。

當患者因慢性疾病及老化,或者纖維連結蛋白依賴訊號異常,導致癒合功能障礙時,超音波提供了替代管道,它能產生機械性刺激──奈米震動(nano-vibrations),促使皮膚細胞膜開放鈣離子通道和釋放鈣流動,而這種引力牽引纖維母細胞往傷口床聚集,因此膠原蛋白沉積更多、真皮厚度增加,提高了糖尿病傷口癒合的完整性,速度加快 30%,同時也減少感染率。

Mark Bass 博士補充,「目前研究小组已經證明超音波治療傷口的有效性,但老鼠和人體畢竟有區別,功效仍待進一步的人體試驗。此外,我們正著手研究更細緻的超音波信號,希望能夠找出最適合人類傷口的超音波頻率,甚至挑戰更複雜的燒燙傷傷口。」

科學家們執著於超音波治療是有原因的,畢竟超音波臨床應用已久,卻未發現任何致癌風險;此外,它是非侵入式的,亦無須擔憂化學毒性,且相較於傳統敷料必須勤更換而耗損的人物力成本,超音波顯得方便又實惠。

當然,大眾不免疑惑:如果超音波會刺激細胞,那麼產檢超音波是否安全呢?

針對這點,Mark Bass 博士要大家別擔心,治療是必須對患處施予長達 12 分鐘的連續性刺激,但一般產檢超音波的探頭會移動,最多只停留一至兩分鐘,因此是安全無虞的。

看來,超音波在醫療界的未來發展可期,但英國團隊想要發展產品,恐怕得加把勁了,因為美國 Alliqua BioMedical 公司已搶先推出超音波治療儀 UltraMIST,並於 2014 年獲得美國食品藥物管理局 FDA 許可。

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(Source:alliqua.com

UltraMIST 儀同樣應用低頻超音波的原理,但它屬於非接觸式的,需要介質──生理食鹽水。針對這樣的限制,Alliqua BioMedical 公司特別聘請 Logic PD 公司進行產品設計,Logic PD 執行長 Bruce DeWitt 表示,UltraMIST 要成功,最重要的是讓產品保持高效能的治療品質,同時符合「使用者友善」精神。

因此,經過大量臨床探勘及潛在使用者資料收集後,Logic PD 創造軟硬整合的系統平台,包含了一個類吹風機外形的超音波探頭、體積輕巧的主機台及簡潔的操作軟體。

這產品主打「操作者能專注使用」,意即使用者不須回頭選按主機,能全程面對患者,操作時只要調控探頭內建的控制面板即可。而連接的電纜也經過精密設計,不會有卡住或者角度受限的狀況。

對於患者而言,治療過程中,僅感到有霧水輕撒於傷口,並伴隨些微震動,但不會有任何不適,過程可說是舒適輕鬆。

這兼具功能與人性化的超凡設計,讓 UltraMIST 近日獲得芝加哥雅典娜建築與設計博物館(The Chicago Athenaeum Museum of Architecture and Design)頒發優良設計獎(Good Design),證明了醫療器材的發展,不再強調功能為王,而是更貼近使用者需求與感受。

事實上根據預估,2020 年全球傷口照護市場總值達 90 億美元,最大的市場分別在歐洲及北美,但未來 5 年成長幅度最高為亞洲,尤以中國和印度為最。這當中的主因包含糖尿病患增加、先進國家的老齡化趨勢、肥胖人口激增,然而更複雜的原因是,因為長期的抗生素濫用,人類面臨前所未有的抗藥性危機,傳統治療法「藥物加上清創」變數太多,醫療像在跟老天爺賭一把。因此,針對慢性傷口(比如褥瘡、下肢靜脈潰瘍、糖尿病足、壓瘡等)所發展的醫材成了解套,也是眾家爭食的市場大餅。

姑且不論產品設計是否趨向精美友善,更重要的是,切入市場的目標客戶(Target Audience),不應侷限在醫療院所。因此,無論是世界負壓傷口裝置品牌──美商 Kinetic Concept, Inc.(KCI),或者歐洲廠牌 Smith & Nephew,看準的都是居家照護市場,希望打造行動式產品,讓患者方便、擁有隱私,又能確保傷口得到適當的照護。

但最終究竟是電刺激、負壓,還是超音波裝置勝出?是否真能緩解龐大的慢性傷口照護負擔呢?除了產品需具備卓越非凡的功效,還得看人性設計及市場布局了。

(首圖來源:OR TODAY

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