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海扶刀精準度大躍進!國衛院模擬技術縮短40倍手術時間

左起為國衛院醫學工程與奈米醫學研究所所長林峯輝、副研究員馬克沁、國衛院院長梁賡義。記者邱宜君/攝影
左起為國衛院醫學工程與奈米醫學研究所所長林峯輝、副研究員馬克沁、國衛院院長梁賡義。記者邱宜君/攝影

癌症長達40年位居國人10大死因之首,標靶藥、外科手術、放射治療的共同精進目標都是「專殺癌細胞、保護正常細胞」,像是高強度聚焦超音波手術(海扶刀)、射頻灼燒術,都是特別適用於乳癌、肝癌、肺癌這類實體腫瘤的新技術,但還要靠精準的術前模擬,才能在最短時間殺光腫瘤,又不傷無辜正常細胞。

國家衛生研究院醫學工程與奈米醫學研究所副研究員馬克沁所研發的術前評估數學模型,模擬結果具有優越的一致性,可達成更準確的定位、計算出剛剛好的熱能強度參數,近年陸續發表於知名國際期刊《Communications in Computational Physics》與《Computers & Fluids》。

馬克沁表示,與傳統的手術、放射性化療相比,海扶刀是將適當的溫度集中在局部腫瘤區域,使腫瘤壞死,具有非侵入性、非游離性、治療後併發症少等優點,可以用於大範圍的給除性治療,是沒有傷口的無創手術。可用於良性和惡性腫瘤的治療,例如 前列腺腫瘤、肌瘤、乳腺癌、骨癌、腦癌、肝癌、胰腺癌。

馬克沁表示,因為人體組織很複雜,海扶刀仍可能造成健康組織的傷害,因為治療的精準度,會受到皮下脂肪厚度、病灶深度位置和大小、皮下脂肪厚度、周邊血管組織分佈的影響。

事先模擬治療時組織受熱的範圍和溫度,可精準畫定治療區、計算出最佳治療參數,包括輸出能量、治療時間、治療路徑。馬克沁表示,研究結果顯示,根據他所研發的數學運算模型進行術前模擬,可將手術操作時間縮短10到40倍,即從數小時縮短到數分鐘。

國衛院醫學工程與奈米醫學研究所所長林峯輝表示,過去可能要畫比較大範圍,才比較安心有處理到整個腫瘤,但就會犧牲到交界處的一些正常的組織。馬克沁的模擬技術可幫助醫師事先知道手術時病灶及周遭溫度會到什麼程度,畫定誤差更小的治療範圍,有助完整殺死癌細胞、減少正常組織的傷害,並大幅縮短手術時間。

林峯輝表示,這項技術可發展為搭配各種治療儀器的商業軟體。比方說,如果海扶刀儀器廠商擁有這項技術授權,就能透過提升自家儀器的治療效果、提升競爭優勢,現在已有國內廠商正在洽談。針對常用於肝癌的射頻燒灼術,馬克沁另有開發出模擬模型,也即將在台大醫院進入測試階段。

國衛院院長梁賡義表示,國衛院全力支持精準醫療研究,為了提升分析技術,今年買了六台超級電腦,也請華碩電腦技術人員進駐協助,希望促成理論研究逐步進入臨床試驗、完成技術轉移。

林峯輝表示,馬克沁是超音波、流體力學、計算科學領域的頂尖科學家,所以特別聘請他到國衛院,已發表多項領先國際的重要研究,也持續申請專利。馬克沁來台12年,今年歸化為台灣公民、在台灣結婚,是國衛院生醫工程領域的重要人才。

海扶刀 癌症治療

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