NaviFUS 系統與頑固性癲癇（DRE）治療方式的詳細原理解析

NaviFUS（Navigated Focused Ultrasound）是一種 導航聚焦超音波技術，其原理是透過 精準導引的聚焦超音波（FUS, Focused Ultrasound），對特定腦區進行非侵入性的調控，以達到 治療頑固性癲癇（DRE, Drug-Resistant Epilepsy） 的效果。

1. 聚焦超音波（FUS）的基本原理

FUS 利用高頻率的超音波（>0.5 MHz）透過 相位控制技術，將多個超音波波束聚焦到腦內的特定目標區域，產生局部的生物效應。這些效應包括：

1. 熱效應（Thermal Effect）：利用超音波能量升溫，誘導目標神經元變性或凋亡（通常應用於腦腫瘤治療）。
2. 機械效應（Mechanical Effect）：透過聲波振動，影響神經細胞的功能，而不造成永久性破壞。
3. 聲穿透效應（Sonoporation）：短暫開啟血腦屏障（BBB, Blood-Brain Barrier），使藥物能夠進入腦內。

在治療 DRE 時，NaviFUS 主要應用 機械效應 來進行 神經調控，而非熱消融，確保不破壞腦組織。

2. NaviFUS 在 DRE 治療中的應用

(1) 為何選擇聚焦超音波治療 DRE？

頑固性癲癇（DRE）是指 對兩種以上抗癲癇藥物無效 的癲癇患者，這類病人約佔 三成，傳統治療方式包括：

• 外科手術（例如前顳葉切除），但風險大且不適用於所有病人。
• 迷走神經刺激（VNS）或深腦刺激（DBS），需要植入電極，且效果因人而異。

聚焦超音波技術的優勢在於：

1. 非侵入性：不需手術植入裝置，可直接透過頭骨進行治療。
2. 高選擇性：可針對特定腦區，例如 癲癇發作起始區（Epileptogenic Zone, EZ） 進行調控。
3. 可逆性調控：可動態改變治療參數來影響神經活動，而不影響其他腦區。

(2) NaviFUS 如何調控神經訊號？

NaviFUS 透過兩種機制來影響 DRE 的神經活動：

🔹 1. 低強度聚焦超音波（LIFU, Low-Intensity Focused Ultrasound）調控神經活動

• 低強度的超音波不會產生熱損傷，但可改變神經元的膜電位，影響 興奮性與抑制性神經傳遞。
• 具體影響機制：
• • 降低神經元興奮性：超音波會影響細胞膜的機械特性，使離子通道（如鈉通道、鈣通道）改變活性，降低癲癇發作的可能性。
  • 改變神經迴路傳導：調控丘腦-皮質路徑（Thalamo-cortical Pathway），影響癲癇放電的傳播。

🔹 2. 透過短暫開啟血腦屏障（BBB）來增強藥物治療

• NaviFUS 也可結合微氣泡注射，使特定腦區的血腦屏障短暫打開，讓抗癲癇藥物進入腦部，提高藥效，降低全身副作用。

3. 臨床試驗進展

NaviFUS 目前正在進行 DRE 的臨床試驗，其進展如下：

1. 台灣（2024 Q3 啟動 Phase II 試驗）
2. • 研究焦點：評估 NaviFUS 在 DRE 患者上的療效與安全性。
   • 目標：確定最佳超音波強度與治療頻率，並比較與現有治療方法的差異。
2. 澳洲、美國同步進行 DRE 先導性臨床試驗
3. • 目標：在不同族群進行試驗，以驗證 治療效果的一致性。

這些臨床試驗的結果將決定 NaviFUS 是否能成為 DRE 的新標準治療方式，並推動其獲得國際藥監機構（如 FDA）的批准。

4. 結論

NaviFUS 透過 低強度聚焦超音波 精準調控腦部神經活動，提供了一種 非侵入性、可逆性 的 DRE 治療方式，與傳統手術和植入式電刺激相比，具有更少副作用、更高精確度的優勢。隨著臨床試驗進展，這項技術有望成為未來癲癇治療的新選擇。

之前沒有人做 NaviFUS 這類技術來治療 頑固性癲癇（DRE），主要有幾個關鍵原因：

1. 超音波聚焦技術的限制

(1) 穿透力與頭骨衰減問題

• 超音波能量會在頭骨中衰減並散射，影響聚焦精度，使得過去的技術難以精準作用於深層腦區。
• 解決方案：現代 相控陣（Phased Array）技術 可以透過 多發射器陣列，即時調整相位與強度，補償頭骨的影響，提高聚焦效果。

(2) 精準導航技術過去不成熟

• 早期 沒有足夠精確的導航系統，難以將超音波對準特定的 癲癇發作起始區（EZ, Epileptogenic Zone）。
• 解決方案：隨著 高解析度 MRI（磁振造影）與即時影像導引技術（如 fMRI、PET、MEG）的發展，現在可以 實時監測腦部狀態並精準瞄準治療區域。

2. 傳統治療方式的主導地位

(1) 開顱手術與植入式電刺激的優勢

• 過去主流的治療方式是：
• 1. 腦葉切除手術：切除導致癲癇發作的腦區（但風險高）。
  2. 迷走神經刺激（VNS）與深腦刺激（DBS）：透過植入電極來調控神經活動。
• 這些方法已經商業化並獲得 FDA 認證，所以醫療界的關注點一直放在這些方法上，而非開發全新的技術。

(2) 缺乏臨床試驗與資金支持

• 開發新技術需要大量 資金與長期臨床試驗，早期醫療機構與企業更傾向於投資 已有驗證的手術與電刺激技術，導致超音波技術一直未受到重視。

3. 神經調控機制的研究不足

• 早期研究對「超音波如何影響神經活動」的理解有限，不確定其是否能有效調控神經元興奮性。
• 近十年來，神經調控技術（Neuromodulation） 有了突破，例如：
• • 研究發現 低強度聚焦超音波（LIFU）可以影響神經元膜電位與離子通道，進而改變大腦訊號傳遞。
  • 動物實驗與初步臨床試驗 驗證了 LIFU 可用於 治療巴金森氏症、慢性疼痛、憂鬱症，這才使得研究人員開始關注 FUS 在 DRE 方面的應用。

4. 近年來科技發展的突破

以下技術的成熟，才讓 NaviFUS 這類系統得以實現： | 技術突破 | 過去的限制 | 現今解決方案 | |-------------|-------------|-------------| | 高解析度 MRI | 無法準確鎖定目標腦區 | MRI-Guided FUS 可即時監控治療效果 | | 相控陣技術 | 超音波聚焦困難 | 多發射源陣列精準調整相位 | | 超音波與神經調控研究 | 不確定超音波影響神經元的機制 | LIFU 確認可降低神經元興奮性 | | 非侵入性技術趨勢 | 傳統治療須開顱或植入電極 | FUS 無需手術，降低風險 |

結論

過去 NaviFUS 類技術沒有人做的原因，主要是技術限制、傳統治療方式的主導地位、資金與臨床試驗的不足，以及神經調控機制尚未完全理解。但隨著 MRI 影像導引、相控陣超音波技術、神經調控研究 取得突破，現在才真正具備可行性，讓 NaviFUS 成為 DRE 的新治療選項。