ในขณะที่แพทย์ใช้อัลตราซาวนด์ความเข้มต่ำเป็นเครื่องมือสร้างภาพทางการแพทย์มาตั้งแต่ปี 1950 ผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูกำลังใช้และขยายแบบจำลองที่ช่วยจับภาพว่าอัลตราซาวนด์ที่เน้นความเข้มสูง (HIFU) สามารถทำงานในระดับเซลล์ได้อย่างไร

นำโดย Siv Sivaloganathan นักคณิตศาสตร์ประยุกต์และนักวิจัยจาก Center for Math Medicine ที่ Fields Institute ผลการศึกษาพบว่าโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งปัญหาพื้นฐานในเทคโนโลยีสามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องเสี่ยงกับผู้ป่วยจริง

Sivaloganathan ร่วมกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา June Murley, Kevin Jiang และเพื่อนดุษฎีบัณฑิต Maryam Ghasemi ร่วมกันสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่วิศวกรและแพทย์ใช้เพื่อนำ HIFU ไปปฏิบัติ เขากล่าวว่าเพื่อนร่วมงานของเขาในสาขาอื่น ๆ มีความสนใจในปัญหาเดียวกัน "แต่เรามาจากทิศทางที่ต่างกัน"

"ด้านของฉันคือการใช้คณิตศาสตร์และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อพัฒนาแบบจำลองที่มั่นคงซึ่งผู้อื่นสามารถใช้และใช้ในห้องปฏิบัติการหรือการตั้งค่าทางคลินิก และถึงแม้ว่าแบบจำลองจะไม่ซับซ้อนเกือบเท่าอวัยวะและเนื้อเยื่อของมนุษย์ แต่การจำลองก็ทำให้หัวโต เริ่มทดลองทางคลินิก"

อุปสรรคอย่างหนึ่งที่ Sivaloganathan กำลังทำงานเพื่อเอาชนะคือการกำหนดเป้าหมายมะเร็ง HIFU ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อเนื้อเยื่อที่แข็งแรง เมื่อใช้ HIFU เพื่อทำลายเนื้องอกหรือรอยโรคที่เป็นมะเร็ง ความหวังก็คือเนื้อเยื่อที่ดีจะไม่ถูกทำลาย เช่นเดียวกับเมื่อเน้นคลื่นเสียงที่รุนแรงบนเนื้องอกบนกระดูกซึ่งมีการปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมาก Sivaloganathan และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่าความร้อนกระจายไปอย่างไรและถ้ามันทำให้ไขกระดูกเสียหายหรือไม่

นักวิจัยคนอื่น ๆ ที่ทำงานร่วมกับ Sivaloganathan ได้แก่ วิศวกรที่กำลังสร้างเทคโนโลยีทางกายภาพและแพทย์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง James Drake หัวหน้าศัลยแพทย์ที่โรงพยาบาลเด็กป่วยโดยพิจารณาถึงการประยุกต์ใช้ HIFU ในทางปฏิบัติในการตั้งค่าทางคลินิก

Sivaloganathan เชื่อว่า HIFU จะทำการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในการรักษามะเร็ง ตลอดจนหัตถการและการรักษาทางการแพทย์อื่นๆ HIFU กำลังค้นหาการใช้งานจริงในการรักษามะเร็งต่อมลูกหมากบางชนิด

"เป็นพื้นที่ที่ฉันคิดว่าจะเป็นศูนย์การแพทย์ทางคลินิก" เขากล่าว "ไม่มีผลข้างเคียงเชิงลบของการฉายรังสีหรือเคมีบำบัด ไม่มีผลข้างเคียงอื่นใดนอกจากผลของความร้อนที่เรากำลังดำเนินการอยู่ในขณะนี้ นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้เป็นวิธีใหม่ในการทำลายลิ่มเลือดและ แม้กระทั่งการจ่ายยา”