Trong nhiều năm, các bác sĩ và kỹ thuật viên siêu âm y khoa luôn dè chừng sự xuất hiện của những bong bóng nhỏ trong quá trình điều trị. Hiện tượng này, được gọi là hiện tượng xâm thực (Cavitation), xảy ra khi các bong bóng khí hình thành rồi nhanh chóng sụp đổ dưới tác động của thay đổi áp suất.
Từ lâu, nó bị xem là một tác dụng phụ khó kiểm soát và tiềm ẩn rủi ro. Thế nhưng vào năm 2001, các nhà nghiên cứu tại University of Michigan đã bắt đầu nhìn nhận hiện tượng này theo một hướng hoàn toàn khác: biến nó thành công cụ tiêu diệt khối u.
Trở ngại lớn nhất khi đó là nhiệt sinh ra trong quá trình tạo hiện tượng xâm thực có thể gây tổn thương lan rộng đến mô lành. Bước ngoặt đến từ công trình của Zhen Xu, khi bà còn là nghiên cứu sinh tiến sĩ. Trong một thí nghiệm sử dụng sóng siêu âm tác động lên mô tim lợn trong môi trường nước, bà phát hiện rằng nếu dùng các xung siêu âm cực mạnh tạo áp suất âm vượt quá 20 megapascals, nhưng chỉ kéo dài trong vài micro giây và cách nhau bởi những khoảng nghỉ dài hơn, các bong bóng sẽ hình thành rồi vỡ ngay lập tức. Quá trình này phá hủy tế bào xung quanh, biến mô thành dạng lỏng mà không gây tích tụ nhiệt.
Khám phá này mở ra một phương pháp điều trị hoàn toàn mới mang tên histotripsy, cho phép tiêu diệt khối u mà không cần dao mổ, bức xạ hay nhiệt. Dù thành công trong thí nghiệm, hệ thống siêu âm khi đó không đủ mạnh để ứng dụng rộng rãi. Vì vậy, năm 2009, Xu đồng sáng lập công ty HistoSonics nhằm phát triển thiết bị phù hợp và thương mại hóa công nghệ này.
Sau nhiều năm nghiên cứu, bước tiến quan trọng đã đến khi hệ thống Edison của công ty được cơ quan U.S. Food and Drug Administration phê duyệt vào năm 2023 để điều trị ung thư gan. Các nghiên cứu tiếp theo đang mở rộng sang ung thư thận và đặc biệt là ung thư tuyến tụy một trong những căn bệnh nguy hiểm nhất với tỷ lệ sống sau 5 năm rất thấp. Nếu chứng minh được hiệu quả, phương pháp này có thể tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị ung thư.
Điểm nổi bật của histotripsy không chỉ nằm ở tính không xâm lấn mà còn ở độ chính xác. Khi được hiệu chỉnh đúng, các cấu trúc như mạch máu có thể được bảo toàn ngay cả khi nằm trong vùng điều trị. Không giống nhiều phương pháp khác để lại sẹo, phần mô bị phá hủy sẽ được cơ thể tự nhiên hấp thụ và loại bỏ. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy phương pháp này có thể tiếp cận và phá hủy khối u nằm sâu trong cơ thể, bao gồm cả tuyến tụy một vị trí notoriously khó điều trị.
Một lợi ích bất ngờ khác là khả năng kích thích hệ miễn dịch. Khi khối u bị phá hủy cơ học, các mảnh protein đặc trưng của tế bào ung thư được giải phóng, giúp hệ miễn dịch nhận diện và tấn công các tế bào tương tự ở nơi khác trong cơ thể. Điều này mở ra hướng kết hợp histotripsy với liệu pháp miễn dịch để tăng hiệu quả điều trị.
Sự phát triển của công nghệ này đang được thúc đẩy mạnh mẽ nhờ nguồn đầu tư mới, bao gồm cả sự tham gia của Jeff Bezos. Đồng thời, các kỹ sư đang cải tiến hệ thống dẫn đường bằng tia X thay cho siêu âm truyền thống và phát triển cơ chế phản hồi theo thời gian thực để theo dõi mức độ phá hủy mô ngay trong quá trình điều trị.
Từ một hiện tượng từng bị coi là rủi ro, hiện tượng xâm thực giờ đây đang trở thành nền tảng cho một phương pháp điều trị tiên tiến. Nếu những tiến bộ hiện tại tiếp tục được khẳng định, histotripsy có thể mở rộng phạm vi ứng dụng vượt xa gan, thận hay tuyến tụy, và định hình một tương lai nơi bác sĩ không còn cần đến dao mổ mà sử dụng chính sóng âm để chữa lành.
