Histotripsy Uses Sound Waves to Destroy Liver Tumors—but It Is Not Yet a Cure for Cancer Histotripsy dùng sóng âm phá hủy khối u gan, nhưng chưa phải là phương pháp chữa khỏi ung thư

__ENGLISH

A noninvasive technology known as histotripsy is giving some patients with liver tumors a new treatment option. Using precisely focused ultrasound pulses, the procedure mechanically destroys targeted tissue without an incision, ionizing radiation or the heat used in many conventional ablation techniques.

The technology is highly promising, but descriptions of it as a broadly approved replacement for surgery, chemotherapy or radiation go beyond the available evidence. Histotripsy is currently authorized in the United States for destroying selected liver tumors, and researchers are still determining its long-term effectiveness and potential usefulness in other organs.

How histotripsy works

During the procedure, physicians use diagnostic ultrasound to identify the tumor and plan the treatment area. The HistoSonics Edison System then uses a robotically positioned treatment head to deliver short, high-pressure ultrasound pulses through the patient’s skin.

At the focal point, the pulses generate a cloud of microscopic bubbles from naturally occurring gas in the tissue. The bubbles rapidly expand and collapse—a process called acoustic cavitation. This mechanical activity breaks targeted tissue into acellular debris with a liquid-like consistency.

Unlike thermal ablation, which destroys tissue through heat or cold, histotripsy is nonthermal. It also does not use ionizing radiation. The treatment zone can therefore be sharply defined, although it is more accurate to say the technology is designed to minimize injury to surrounding structures than to claim that healthy tissue is never affected.

The body gradually absorbs and clears the disrupted material. “Liquefying” a tumor is therefore a broadly accurate description of the immediate physical effect, but it should not be interpreted as proof that every cancer cell has been eliminated or that a patient has been cured.

Developed at the University of Michigan

Histotripsy emerged from more than two decades of research at the University of Michigan. Biomedical engineer Dr. Zhen Xu conducted a foundational experiment in 2002 while working with Dr. Charles Cain, who is widely regarded as the father of the field.

The larger University of Michigan team also included researchers such as Timothy Hall, Brian Fowlkes and William Roberts. Cain, who died in 2020, had envisioned what he called a “knife-less surgical approach.”

The research eventually led to the creation of HistoSonics, the company that commercialized the Edison System.

What the FDA authorized

On October 6, 2023, the U.S. Food and Drug Administration granted the Edison System a De Novo marketing authorization. The FDA classified it as a focused-ultrasound system for “non-thermal, mechanical tissue ablation.”

The authorization covers the noninvasive destruction of liver tumors, including primary tumors originating in the liver and metastatic tumors that have spread there from another part of the body. This is an important distinction: histotripsy does not yet have a general authorization for treating cancer throughout the body.

The FDA decision was supported by the prospective, single-arm HOPE4LIVER study. Its initial analysis included 44 patients with unresectable liver tumors. Because the study did not randomly compare histotripsy with another treatment, its results cannot establish that the procedure is superior to surgery or other established therapies.

A one-year update involving 47 patients reported a 63.4% local tumor-control rate under the study’s original assessment method and 90% in a later post-hoc reassessment that accounted for the learning curve involved in interpreting images after treatment. Six serious device-related adverse effects occurred within 30 days. Researchers nevertheless characterized the overall safety profile as favorable.

Those figures are encouraging, but they should not be described simply as an “85% to 95% cancer cure rate.” Technical success, complete coverage of a treatment area, local tumor control and long-term survival are different measures.

A complement—not necessarily a replacement

Hospitals including Cleveland Clinic and Johns Hopkins now offer histotripsy to carefully selected patients. Treatment is frequently completed on an outpatient basis, and many patients go home the same day. The procedure itself may last from several minutes to approximately 90 minutes, although preparation, imaging, anesthesia and recovery can extend the visit to several hours.

Patients are generally placed under general anesthesia to prevent movement. Some may remain in the hospital for observation.

Not every liver tumor is suitable. Physicians must be able to see and reach the target through an adequate ultrasound “window.” Ribs, bowel gas and tumor location can interfere with the sound waves or make accurate targeting difficult. Tumor number and size also matter; some centers generally favor patients with only a few relatively small, accessible tumors.

Histotripsy may be particularly useful when surgery is not possible, but it does not automatically eliminate the need for chemotherapy, immunotherapy, radiation or other treatments. A patient with metastatic cancer, for example, may still require systemic therapy to address disease outside the treated part of the liver.

Cleveland Clinic surgeon Dr. Choon Hyuck David Kwon has described the technology as a complement to existing treatments rather than a substitute for them.

Could it activate the immune system?

One of histotripsy’s most intriguing possibilities is its apparent ability to expose tumor material in a way that helps the immune system recognize cancer.

Animal studies have found immune activation and, in some experiments, slowed growth in distant untreated tumors—an outcome known as an abscopal effect. Early human research has also identified signs of systemic immune activity after treatment.

However, it has not yet been established that histotripsy reliably causes the human immune system to eliminate untreated cancers. Researchers must determine how often such responses occur, which patients benefit and whether combining histotripsy with immunotherapy improves survival.

For now, immune stimulation should be regarded as an active area of research rather than a proven clinical benefit.

Research beyond the liver

A multicenter study called HOPE4KIDNEY has evaluated the Edison System in patients with a single solid kidney tumor measuring no more than three centimeters. The trial is active but no longer recruiting, according to its ClinicalTrials.gov record, and participants are being followed for as long as five years.

Research is also exploring possible applications in pancreatic and other solid tumors.

Claims that human trials are already “expanding to brain cancer” need substantial qualification. The skull presents a major barrier to ultrasound transmission, and brain applications remain technically challenging and experimental. Focused-ultrasound studies involving the brain do exist, but they should not automatically be equated with tumor-liquefying histotripsy using the FDA-authorized Edison system.

A genuine advance that still needs time

Histotripsy is a significant medical innovation: it can destroy selected liver tumors without cutting into the body, inserting an ablation probe, applying radiation or heating the target. Early studies indicate useful local tumor control and a generally favorable safety profile.

But it is not presently a universal cancer cure, nor has it been shown to replace standard treatment for most patients. Longer follow-up, larger studies and direct comparisons with established therapies are still needed to determine which patients benefit most and whether the procedure improves long-term survival.

For patients with appropriate liver tumors—especially those unable to undergo surgery—histotripsy already represents a valuable addition to the cancer-treatment toolbox. Its broader promise is real, but the science is still developing.

Sources: FDA De Novo classification, FDA clinical review summary, HOPE4LIVER one-year results, University of Michigan Histotripsy Group, Johns Hopkins Medicine, Cleveland Clinic, HOPE4KIDNEY trial record, and preclinical immune-response research.

__VIETNAMESE

Một công nghệ không xâm lấn mang tên Histotripsy đang mở ra thêm lựa chọn điều trị cho một số bệnh nhân có khối u gan. Bằng cách sử dụng các xung siêu âm hội tụ chính xác, phương pháp này phá hủy mô mục tiêu bằng tác động cơ học mà không cần rạch mổ, không sử dụng bức xạ ion hóa và không tạo nhiệt như nhiều kỹ thuật đốt u truyền thống.

Đây là công nghệ đầy triển vọng. Tuy nhiên, việc mô tả Histotripsy như một phương pháp đã được chấp thuận rộng rãi để thay thế phẫu thuật, hóa trị hoặc xạ trị là vượt quá những bằng chứng hiện có. Tại Mỹ, Histotripsy hiện chỉ được cấp phép để phá hủy một số khối u gan phù hợp. Các nhà nghiên cứu vẫn đang đánh giá hiệu quả lâu dài cũng như khả năng ứng dụng công nghệ này đối với những cơ quan khác.

Histotripsy hoạt động như thế nào?

Trong quá trình thực hiện, bác sĩ sử dụng hình ảnh siêu âm để xác định khối u và lập kế hoạch cho vùng điều trị. Sau đó, hệ thống Edison của HistoSonics sử dụng một đầu phát được định vị bằng robot để truyền các xung siêu âm ngắn, áp suất cao xuyên qua da bệnh nhân.

Tại điểm hội tụ, các xung này tạo ra một đám mây bong bóng cực nhỏ từ lượng khí tự nhiên có sẵn trong mô. Những bong bóng nhanh chóng giãn nở rồi co sụp—một quá trình được gọi là tạo khoang âm học. Hoạt động cơ học này phá vỡ mô mục tiêu thành các mảnh vụn không còn cấu trúc tế bào, có trạng thái gần giống chất lỏng.

Khác với phương pháp đốt u bằng nhiệt hoặc lạnh, Histotripsy không sử dụng nhiệt. Phương pháp này cũng không dùng bức xạ ion hóa. Do đó, vùng điều trị có thể được xác định tương đối chính xác. Tuy nhiên, sẽ đúng hơn nếu nói công nghệ này được thiết kế để giảm thiểu tổn thương cho các cấu trúc xung quanh, thay vì khẳng định rằng mô lành hoàn toàn không bao giờ bị ảnh hưởng.

Cơ thể sẽ dần hấp thu và loại bỏ phần mô đã bị phá vỡ. Vì vậy, nói Histotripsy “hóa lỏng” khối u là cách mô tả tương đối chính xác về tác động vật lý tức thời. Tuy nhiên, điều đó không đồng nghĩa với việc mọi tế bào ung thư đều đã được loại bỏ hoặc bệnh nhân đã được chữa khỏi.

Được phát triển tại Đại học Michigan

Histotripsy là thành quả của hơn hai thập niên nghiên cứu tại Đại học Michigan. Kỹ sư y sinh, Tiến sĩ Zhen Xu, đã thực hiện một thí nghiệm mang tính nền tảng vào năm 2002 khi làm việc cùng Tiến sĩ Charles Cain, người được xem là “cha đẻ” của lĩnh vực Histotripsy.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Michigan còn có các nhà khoa học như Timothy Hall, Brian Fowlkes và William Roberts. Ông Cain, qua đời vào năm 2020, từng hình dung về một phương pháp mà ông gọi là “phẫu thuật không cần dao”.

Các công trình nghiên cứu này cuối cùng dẫn tới sự ra đời của HistoSonics, công ty thương mại hóa hệ thống Edison.

FDA đã cấp phép những gì?

Ngày 6 tháng 10 năm 2023, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ, hay FDA, cấp phép lưu hành theo cơ chế De Novo cho hệ thống Edison. FDA phân loại đây là hệ thống siêu âm hội tụ dùng để “phá hủy mô bằng cơ chế cơ học, không sử dụng nhiệt”.

Phạm vi cấp phép bao gồm việc phá hủy không xâm lấn các khối u gan, trong đó có khối u nguyên phát hình thành tại gan và khối u di căn từ những bộ phận khác đến gan.

Đây là điểm khác biệt quan trọng: Histotripsy chưa được cấp phép như một phương pháp điều trị ung thư nói chung trên toàn cơ thể.

Quyết định của FDA được hỗ trợ bởi nghiên cứu tiến cứu HOPE4LIVER, được thực hiện theo mô hình một nhóm, không có nhóm đối chứng. Phân tích ban đầu bao gồm 44 bệnh nhân có khối u gan không thể phẫu thuật cắt bỏ. Vì nghiên cứu không phân nhóm ngẫu nhiên để so sánh Histotripsy với phương pháp điều trị khác, kết quả không thể chứng minh rằng Histotripsy vượt trội hơn phẫu thuật hoặc những liệu pháp tiêu chuẩn hiện có.

Báo cáo theo dõi một năm trên 47 bệnh nhân ghi nhận tỷ lệ kiểm soát khối u tại chỗ là 63,4% theo phương pháp đánh giá ban đầu. Tỷ lệ này đạt 90% trong một phân tích hậu nghiệm được thực hiện sau đó, có tính đến quá trình tích lũy kinh nghiệm khi đọc hình ảnh sau điều trị.

Nghiên cứu cũng ghi nhận sáu biến cố bất lợi nghiêm trọng liên quan đến thiết bị trong vòng 30 ngày. Dù vậy, các nhà nghiên cứu đánh giá hồ sơ an toàn tổng thể của phương pháp là thuận lợi.

Những kết quả này rất đáng khích lệ, nhưng không nên được diễn giải đơn giản thành “tỷ lệ chữa khỏi ung thư từ 85% đến 95%”. Thành công về kỹ thuật, mức độ bao phủ vùng điều trị, khả năng kiểm soát khối u tại chỗ và tỷ lệ sống lâu dài là những thước đo hoàn toàn khác nhau.

Một phương pháp bổ sung, không nhất thiết là sự thay thế

Những bệnh viện như Cleveland Clinic và Johns Hopkins hiện cung cấp Histotripsy cho các bệnh nhân được lựa chọn cẩn thận. Việc điều trị thường được thực hiện ngoại trú và nhiều bệnh nhân có thể về nhà trong ngày.

Quá trình phá hủy khối u có thể kéo dài từ vài phút đến khoảng 90 phút. Tuy nhiên, thời gian chuẩn bị, chẩn đoán hình ảnh, gây mê và hồi phục có thể khiến toàn bộ buổi điều trị kéo dài vài giờ.

Bệnh nhân thường được gây mê toàn thân để tránh cử động trong lúc thực hiện. Một số trường hợp có thể phải ở lại bệnh viện để theo dõi.

Không phải khối u gan nào cũng phù hợp với Histotripsy. Bác sĩ phải có khả năng quan sát và tiếp cận khối u qua một “cửa sổ siêu âm” thích hợp. Xương sườn, khí trong ruột và vị trí của khối u có thể cản trở đường truyền của sóng âm hoặc gây khó khăn cho việc nhắm chính xác.

Số lượng và kích thước khối u cũng rất quan trọng. Một số trung tâm thường ưu tiên các bệnh nhân chỉ có vài khối u tương đối nhỏ, nằm ở vị trí dễ tiếp cận.

Histotripsy có thể đặc biệt hữu ích khi bệnh nhân không thể phẫu thuật. Tuy nhiên, phương pháp này không tự động loại bỏ nhu cầu hóa trị, liệu pháp miễn dịch, xạ trị hoặc những phương pháp điều trị khác. Ví dụ, bệnh nhân bị ung thư di căn vẫn có thể cần liệu pháp toàn thân để kiểm soát bệnh ở bên ngoài vùng gan được điều trị.

Bác sĩ phẫu thuật Choon Hyuck David Kwon của Cleveland Clinic mô tả công nghệ này là một phương pháp bổ sung cho những liệu pháp hiện có, thay vì thay thế chúng.

Histotripsy có thể kích hoạt hệ miễn dịch không?

Một trong những tiềm năng hấp dẫn nhất của Histotripsy là khả năng làm bộc lộ vật liệu của khối u theo cách có thể giúp hệ miễn dịch nhận diện tế bào ung thư.

Các nghiên cứu trên động vật đã ghi nhận sự kích hoạt miễn dịch. Trong một số thí nghiệm, các nhà nghiên cứu còn quan sát thấy sự phát triển chậm lại của những khối u ở xa không được điều trị—hiện tượng được gọi là hiệu ứng ngoài vùng chiếu, hay hiệu ứng abscopal.

Những nghiên cứu bước đầu trên người cũng phát hiện dấu hiệu cho thấy hệ miễn dịch toàn thân có thể được kích hoạt sau điều trị.

Tuy nhiên, giới khoa học chưa chứng minh được rằng Histotripsy có thể giúp hệ miễn dịch loại bỏ các khối u không được điều trị một cách ổn định và đáng tin cậy ở người. Các nhà nghiên cứu vẫn phải xác định hiệu ứng này xảy ra với tần suất như thế nào, nhóm bệnh nhân nào có thể hưởng lợi và liệu việc kết hợp Histotripsy với liệu pháp miễn dịch có giúp kéo dài thời gian sống hay không.

Ở thời điểm hiện tại, khả năng kích thích miễn dịch nên được xem là một hướng nghiên cứu đầy triển vọng, chưa phải là lợi ích lâm sàng đã được chứng minh.

Nghiên cứu ứng dụng ngoài gan

Một nghiên cứu đa trung tâm mang tên HOPE4KIDNEY đã đánh giá hệ thống Edison trên các bệnh nhân có một khối u đặc ở thận, với kích thước không quá ba centimet.

Theo hồ sơ trên ClinicalTrials.gov, nghiên cứu vẫn đang hoạt động nhưng đã ngừng tuyển thêm người tham gia. Các bệnh nhân trong nghiên cứu sẽ được theo dõi trong thời gian tối đa năm năm.

Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu khả năng sử dụng Histotripsy để điều trị khối u tuyến tụy và một số loại u đặc khác.

Tuy nhiên, thông tin cho rằng các thử nghiệm trên người đã “mở rộng sang ung thư não” cần được trình bày thận trọng hơn. Hộp sọ là một rào cản lớn đối với đường truyền siêu âm, khiến việc ứng dụng Histotripsy trong não gặp nhiều thách thức kỹ thuật và vẫn mang tính thử nghiệm.

Hiện có những nghiên cứu sử dụng siêu âm hội tụ trong não, nhưng không nên mặc nhiên xem tất cả những nghiên cứu đó là kỹ thuật Histotripsy hóa lỏng khối u bằng hệ thống Edison đã được FDA cấp phép.

Một bước tiến thực sự nhưng vẫn cần thêm thời gian

Histotripsy là một tiến bộ y khoa quan trọng. Công nghệ này có thể phá hủy một số khối u gan phù hợp mà không cần rạch mổ, đưa kim đốt u vào cơ thể, sử dụng bức xạ hoặc tạo nhiệt tại vùng điều trị. Các nghiên cứu bước đầu cho thấy phương pháp có khả năng kiểm soát khối u tại chỗ và sở hữu hồ sơ an toàn tương đối thuận lợi.

Tuy nhiên, Histotripsy hiện chưa phải là phương pháp chữa khỏi mọi loại ung thư. Công nghệ này cũng chưa được chứng minh có thể thay thế phương pháp điều trị tiêu chuẩn đối với phần lớn bệnh nhân.

Giới khoa học vẫn cần các nghiên cứu quy mô lớn hơn, thời gian theo dõi dài hơn và những thử nghiệm so sánh trực tiếp với các liệu pháp hiện có để xác định bệnh nhân nào hưởng lợi nhiều nhất, cũng như liệu phương pháp có giúp kéo dài thời gian sống hay không.

Đối với các bệnh nhân có khối u gan phù hợp—đặc biệt là những người không thể phẫu thuật—Histotripsy đã trở thành một công cụ mới có giá trị trong kho phương pháp điều trị ung thư. Tiềm năng mở rộng của công nghệ này là có thật, nhưng các bằng chứng khoa học vẫn đang tiếp tục được hoàn thiện.

Nguồn tham khảo: Hồ sơ cấp phép De Novo của FDA, báo cáo đánh giá lâm sàng của FDA, kết quả theo dõi một năm của HOPE4LIVER, Nhóm nghiên cứu Histotripsy thuộc Đại học Michigan, Johns Hopkins Medicine, Cleveland Clinic, hồ sơ nghiên cứu HOPE4KIDNEY và nghiên cứu tiền lâm sàng về phản ứng miễn dịch.