【科學講堂】超聲波特別「入腦」 可用於治療
之前和大家分享了如何利用磁力共振或電磁力去觀測腦部的狀況。那麼又有什麼科技，可以用來治療腦部的疾病呢？今次就和各位討論一下，如何運用超聲波作治療之用。
直達腦部深處 抑制原發性顫抖症
醫護人員一直在開發不用入侵腦袋的治療方法，特別是當一般藥物無效的時候。原發性顫抖症（essential tremor）可以是討論這個課題的一個有用的例子：病患的肢體會不受控制地顫動，以致平穩地拿着水杯或在紙上寫字也有一定的困難。除此之外，醫學界亦希望尋找額外的方法來對抗焦慮、抑鬱等精神、情緒病症。
要記得腦部神經也有運用電流來互相溝通，因此利用電磁力來治療腦部狀況應該相對較易理解。而這方面在醫療上亦已有一定成效：比如說歐美現在已批准運用這類方法來幫助抑鬱症患者。
不過電磁波不能太深入腦部內部，只要到達腦部表層之下一兩厘米，電磁波就會迅速減弱。反過來說，超聲波就能夠更集中，達到腦部的較深處，因此應該是處理腦部狀況的一個合適工具。
早在1920年代，生物學家們已經知道利用超聲波，可以令鹽水中的青蛙心臟、大腿肌肉顫動，反映某程度上超聲波能與動物「互動」。到了2010年，研究人員已能利用超聲波影響被麻醉的老鼠，遙距刺激牠們運動皮層中的大腦細胞。及至2016年，科學家們已能更進一步，運用超聲波刺激人體中負責觸覺及視覺的部分。幾年前更有了成功案例，把超聲波集中到大腦中丘腦（thalamus）一枚米大小的範圍，從而抑制原發性顫抖症的症狀。
那麼超聲波影響腦部，背後又是仰賴怎麼樣的機制？這狀況原來有點複雜，科學家們還在努力增進他們的理解。高強度的超聲波集中到細胞的時候，主要會轉化為熱能，靠着熱力將有問題的細胞殺死。低強度的超聲波卻主要是讓細胞膜振動，甚至令整個細胞收縮與膨脹，再從而影響神經訊號的發送和傳遞。試想像站在正在播放音樂的大音響喇叭之前，那種震撼是不容小覷的。
精準傳送藥物至身體各處
超聲波在藥物遞送這方面，也找到了有趣的應用。為了要將藥物傳遞到身體適當的部位，科學家們首先將藥物放入納米粒子之中。當這些納米粒子到達身體特定的位置，科學家們再啟動超聲波，破壞納米粒子的表面，釋放出內裏的藥物，因此能夠將藥物精準地傳送到身體合適的地方。研究人員已成功運用這種方法，把麻醉藥物傳送到老鼠腦袋適當的部位，以此壓抑癲癇的發作。
小結
與電磁波相比，超聲波能夠更準確地集中到腦部較深處，以便刺激大腦的適當部位作治療之用。這背後的機制我們還未完全了解，不過科學家已在這方面努力。研究人員亦一直在開發相關的硬件，希望能大幅減少儀器的成本，好讓這種技術能更快普及。
◆ 杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
