Το εργαλείο υπερήχων Vortex διασπά τους θρόμβους αίματος στον εγκέφαλο

Η θρόμβωση του εγκεφαλικού φλεβικού κόλπου (CVST) είναι ένας θρόμβος στις φλέβες που αποστραγγίζουν το αίμα από τον εγκέφαλο και είναι μια από τις πιο κοινές αιτίες εγκεφαλικού επεισοδίου στους νέους. Η έγκαιρη διάγνωση και η αντιπηκτική θεραπεία μπορούν να ελαχιστοποιήσουν τη βλάβη και τη θνησιμότητα που σχετίζεται με το CVST, αλλά οι τρέχουσες θεραπείες αποτυγχάνουν σε περίπου 20-40% των περιπτώσεων.

Για τη βελτίωση των κλινικών αποτελεσμάτων, μια ερευνητική ομάδα ξεκίνησε στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και Georgia Institute of Technology έχει αναπτύξει ένα νέο εργαλείο υπερήχων vortex σχεδιασμένο να διασπά τους θρόμβους αίματος στον εγκέφαλο. Η συσκευή στην οποία περιγράφει η ομάδα Έρευνα, εξάλειψε τους θρόμβους γρηγορότερα από τις υπάρχουσες τεχνικές και θα μπορούσε να αποκαταστήσει τη ροή του αίματος μέσω ενός εντελώς αποκλεισμένου in vitro μοντέλο CVST σε μόλις 8 λεπτά.

Σε μια τεχνική γνωστή ως ηχοθρομβόλυση, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται για τη σπηλαίωση των μικροφυσαλίδων που περιβάλλουν έναν θρόμβο, προκαλώντας τη διάσπασή του. Σε σύγκριση με τα συμβατικά αντιπηκτικά ή θρομβολυτικά φάρμακα που διαλύουν τον θρόμβο αίματος, η ηχοθρομβόλυση έχει τη δυνατότητα να μειώσει σημαντικά τον απαιτούμενο χρόνο θεραπείας. Προηγούμενες στρατηγικές, ωστόσο, δεν ήταν κλινικά αποτελεσματικές όταν θεραπεύονταν μεγάλες, πλήρως αποφρασμένες φλέβες ή αρτηρίες.

Το διαφορετικό σε αυτή τη νέα προσέγγιση είναι ότι αντί να χρησιμοποιεί συμβατικούς επίπεδους υπερήχους, η ομάδα έχει αναπτύξει έναν νέο μορφοτροπέα δίνης που δημιουργεί ένα ελικοειδές μέτωπο κύματος, στο οποίο ο υπέρηχος στροβιλίζεται σε στυλ ανεμοστρόβιλου καθώς προχωρά. Αυτός ο υπέρηχος στροβιλισμού προκαλεί μια διατμητική τάση παράλληλη με την μπροστινή επιφάνεια του θρόμβου, η οποία διαταράσσει μηχανικά τα δίκτυα ινώδους θρόμβου στρώμα προς στρώμα για να διαλύσει τον θρόμβο πιο αποτελεσματικά. Η διατμητική τάση χαλαρώνει επίσης τη δομή του θρόμβου, βελτιώνοντας την παροχή μικροφυσαλίδων και τυχόν θρομβολυτικών παραγόντων.

«Η προηγούμενη εργασία μας εξέτασε διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούν υπερήχους για την εξάλειψη θρόμβων αίματος χρησιμοποιώντας ουσιαστικά κύματα που κοιτούν προς τα εμπρός», εξηγεί ο συν-ανταποκριτής συγγραφέας. Xiaoning Jiang από το NC State University σε δήλωση τύπου. «Η νέα μας δουλειά χρησιμοποιεί υπερήχους vortex, όπου τα κύματα υπερήχων έχουν ένα ελικοειδές μέτωπο κύματος. Με βάση το δικό μας in vitro Με τη δοκιμή, αυτή η προσέγγιση εξαλείφει τους θρόμβους αίματος πιο γρήγορα από τις υπάρχουσες τεχνικές, κυρίως λόγω της διατμητικής τάσης που προκαλείται από το κύμα στροβιλισμού.

Δημιουργία ελικοειδούς κύματος

Οι ερευνητές δημιούργησαν έναν μορφοτροπέα υπερήχων vortex χρησιμοποιώντας μια συστοιχία 2 x 2 πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων μικρού διαφράγματος, χαμηλής συχνότητας (1.8 MHz). Η συναρμολόγηση της συστοιχίας με μετατόπιση τετάρτου μήκους κύματος (0.21 mm) μεταξύ των επιφανειών προβολής προς τα εμπρός γειτονικών μετατροπέων προκαλεί τη φυσική καθυστέρηση φάσης που απαιτείται για τη δημιουργία ενός ελικοειδούς μετώπου κύματος.

Η διάταξη μορφοτροπέα είναι αρκετά μικρή ώστε να χωράει σε έναν καθετήρα διαμέτρου 3.0 mm, με έναν αυλό για την παροχή των παραγόντων σπηλαίωσης μικροφυσαλίδων και των φαρμάκων. Αυτός ο καθετήρας μπορεί στη συνέχεια να τροφοδοτηθεί μέσω του κυκλοφορικού συστήματος στη θέση του θρόμβου αίματος.

Σε δοκιμές σε ένα φάντασμα αιμοφόρου αγγείου, ο μορφοτροπέας στροβιλισμού έκανε εκ νέου σωληνώσεις ολόκληρου του μήκους ενός θρόμβου 50 mm (αποκαθιστώντας τη ροή του αίματος) μέσα σε μια θεραπεία 30 λεπτών, ενώ ένας μετατροπέας χωρίς στροβιλισμό πέτυχε λιγότερο από το 50% λύση θρόμβου (διάσπαση) και δεν σωληνώθηκε εκ νέου το σκάφος. Συγκρίνοντας την ταχύτητα λύσης θρόμβου, ο μορφοτροπέας στροβιλισμού είχε απόλυτο ρυθμό λύσης 53.9 mg/min, 64.3% υψηλότερος από εκείνον της θρομβόλυσης που βασίζεται σε μορφοτροπέα χωρίς στροβιλισμό (32.8 mg/min).

«Με βάση τα διαθέσιμα δεδομένα, οι φαρμακευτικές παρεμβάσεις για τη διάλυση θρόμβων αίματος CVST απαιτούν τουλάχιστον 15 ώρες και κατά μέσο όρο περίπου 29 ώρες», σημειώνει ο συν-ανταποκριτής συγγραφέας. Chengzhi Shi από τη Georgia Tech. "Στη διάρκεια in vitro μετά από εξέταση, μπορέσαμε να διαλύσουμε έναν οξύ θρόμβο αίματος σε πολύ λιγότερο από μισή ώρα».

Ασφαλές και αποτελεσματικό

Οι Jiang, Shi και οι συνεργάτες τους δοκίμασαν τον μορφοτροπέα στροβιλισμού τους σε ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο μοντέλο του εγκεφαλικού φλεβικού κόλπου. Διαπίστωσαν ότι ένα εντελώς φραγμένο αιμοφόρο αγγείο επανακαναλιώθηκε πλήρως σε μόλις 3 λεπτά θεραπείας. Η μάζα οξείας θρόμβου ήταν 8±3.1 g πριν από τη θεραπεία και 0.3±1.2 g μετά, που αντιστοιχεί σε ρυθμό μείωσης 0.4 %/min και ταχύτητα λύσης 7.66 mg/min. Η ομάδα σημειώνει ότι αυτές οι τιμές είναι σημαντικά υψηλότερες από αυτές που αναφέρθηκαν πρόσφατα για ενδαγγειακή ηχοθρομβόλυση χωρίς φάρμακα (237.5–1.3 %/min, 2.5–2 mg/min).

Το «τρυπάνι υπερήχων» και τα νανοσταγονίδια διασπούν τους θρόμβους αίματος

Η ανάλυση των υπολειμμάτων του θρόμβου αποκάλυψε ότι τα περισσότερα σωματίδια είχαν μέγεθος μικρότερο από 100 μm, μειώνοντας τον κίνδυνο σχηματισμού επικίνδυνης εμβολής. Για να αξιολογήσουν περαιτέρω την ασφάλεια της θεραπείας, οι ερευνητές εφάρμοσαν το υπερηχογράφημα vortex ex νίνο σφαγιτιδικές φλέβες του σκύλου, χωρίς να παρατηρείται βλάβη στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων. Προσδιόρισαν επίσης ότι το υπερηχογράφημα vortex δεν προκαλεί σημαντική βλάβη στα ερυθρά αιμοσφαίρια.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές σχεδιάζουν να πραγματοποιήσουν δοκιμές σε ζωικό μοντέλο. Εάν αυτά είναι επιτυχή, ελπίζουν να συνεχίσουν τις κλινικές δοκιμές. «Σε σοβαρές περιπτώσεις CVST και σε ασθενείς με μαζικούς, πλήρως αποκλεισμένους φλεβικούς θρόμβους και που δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά με φάρμακα που είναι διαθέσιμα αυτήν τη στιγμή, η τεχνολογία θρομβόλυσης υπερήχων vortex μπορεί να γίνει μια σωτήρια θεραπεία στο μέλλον», καταλήγουν.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/vortex-ultrasound-tool-breaks-down-blood-clots-in-the-brain/