Low-cost tissue-freezing device could expand access to lifesaving breast cancer treatments

约翰霍普金斯大学的一群学生发明了一种可重复使用的乳腺癌治疗设备，为低收入和低资源国家的妇女提供了一种低成本的替代方案。

这种组织冷冻探头使用的是低温消融技术，这种方法通过将癌变组织暴露在极低的温度下来杀死癌变组织。此外，它还使用了二氧化碳，这是目前行业标准氩气的一种广泛而廉价的替代品。

本月发表在《公共科学图书馆•综合》(PLOS One)上的一项研究详细介绍了该工具在动物研究中的成功。

“癌症治疗领域的创新并不总是意味着你必须创造一种全新的治疗方法，”埃斯·贝利·瑟蒂斯(ays Bailey Surtees)说。“有时候，这意味着要对已被证明有效的治疗方法进行彻底的创新，使其重新设计，让世界上大多数人都能接受。”

虽然美国乳腺癌患者的存活率超过90%，但它是全球女性癌症相关死亡率的最大原因，而且对低收入国家的女性影响尤为严重，因为这些国家的治疗选择很少。在沙特阿拉伯、乌干达和冈比亚，乳腺癌患者的生存率分别只有64%、46%和12%。

瑟蒂斯说:“我们在为我们的研究进行重点小组讨论时遇到的当地人没有说‘她得了乳腺癌’，而是说‘她死了’，因为在这些社区，乳腺癌通常被认为是自动的死刑判决。”

在低收入国家，治疗乳腺癌的主要障碍是治疗方案不足。外科手术、化疗和放疗往往不切实际或过于昂贵，而且偏远地区的妇女前往地区医院的时间很长。即使一名妇女能够前往医院接受治疗，也可能看不到她，而且康复时间将使她再失业几周。

在这些国家，冷冻消融是一种最佳的治疗选择，因为它消除了对无菌手术室和麻醉的需要，从而使当地诊所能够进行手术。这也是微创的，从而减少并发症，如疼痛，出血，和延长恢复时间。

然而，目前的冷冻消融技术非常昂贵，一次治疗的费用超过1万美元。这些设备依靠氩气来形成杀死组织的冰晶，而在低收入国家通常无法使用氩气。

考虑到这些障碍，由学生领导的研究小组kubanda
2 (zulu
2的意思是“冷”)想要创造一种使用二氧化碳的组织冷冻工具。由于碳酸饮料的普及，二氧化碳已经在大多数农村地区广泛使用。

图片说明:库班达冷冻消融设备利用二氧化碳在低收入国家偏远地区的广泛可用性来治疗乳腺癌

图片来源:Bailey Surtees提供

研究小组在三个实验中测试了该工具，以确保它能在与人类乳房相似的条件下保持足够的低温，并成功杀死肿瘤组织。

在第一个实验中，研究小组用这个工具对超声波凝胶罐进行了测试，以确定它能否成功达到标准的冷冻温度，杀死组织并形成一致的冰球。在所有的试验中，该装置都形成了足够大的冰球，温度达到了零下40摄氏度以下，达到了美国同类装置组织死亡的标准冰点。

在第二个实验中，研究小组对患有乳腺肿瘤的大鼠进行了治疗。随后，研究小组成员在显微镜下观察了该组织，证实该工具成功杀死了所有肿瘤组织的85%或更多。在第三个动物实验中，该装置被证明能够在整个实验过程中保持足够的低温来杀死目标组织。

“当我们开始这个项目时，该领域的专家告诉我们，用二氧化碳来减少有意义的组织体积是不可能的，”约翰霍普金斯大学生物医学工程系助理教授、该研究的资深作者尼古拉斯·杜尔(Nicholas Durr)说。“这种心态可能来自该领域的发展势头，也可能来自没有考虑降低治疗成本的重要性。”

虽然结果很有希望，但在投入商业使用之前，该设备还需要额外的测试。研究小组的下一步工作包括确保该设备能够在与人类乳腺组织相同的高温条件下持续杀死癌症组织。

在不久的将来，该团队希望继续测试其设备，以供人类使用，并将其扩展到宠物。

自2015年以来，约翰霍普金斯大学的学生和研究人员一直在开发这种设备。它在2016年的设计日首次亮相，这是一个由生物医学工程系本科生和研究生设计和建造的项目的年度展示。

“这个项目是生物医学工程设计项目成功的一个显著例子，”Durr说，他是本科生设计团队项目的联合负责人。“这个本科生团队非常成功，因为他们在真正理解了需要满足的约束条件之后，为这个问题创造了一个切实可行的解决方案。”

新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://hub.jhu.edu/2019/07/16/kubanda-cryoablation-animal-studies/