Alat ultrasound vortex memecah gumpalan darah di otak

Trombosis sinus vena serebral (CVST) adalah gumpalan di pembuluh darah yang mengalirkan darah dari otak, dan merupakan salah satu penyebab paling umum stroke pada orang muda. Diagnosis dini dan terapi antikoagulan dapat meminimalkan kerusakan dan kematian yang terkait dengan CVST, tetapi pengobatan saat ini gagal pada sekitar 20-40% kasus.

Untuk meningkatkan hasil klinis, tim peneliti mengepalai di Universitas Negeri Carolina Utara dan Georgia Institute of Technology telah mengembangkan alat ultrasound pusaran baru yang dirancang untuk memecah gumpalan darah di otak. Perangkat, yang dijelaskan oleh tim Penelitian, menghilangkan bekuan lebih cepat dari teknik yang ada, dan dapat memulihkan aliran darah melalui sumbatan total in vitro model CVST hanya dalam 8 menit.

Dalam teknik yang dikenal sebagai sonothrombolysis, USG digunakan untuk mengavitasi gelembung mikro yang mengelilingi bekuan, menyebabkannya pecah. Dibandingkan dengan obat antikoagulan atau trombolitik konvensional yang melarutkan bekuan darah, sonotrombolisis berpotensi sangat mengurangi waktu perawatan yang diperlukan. Namun, strategi sebelumnya belum efektif secara klinis saat merawat vena atau arteri besar yang tersumbat total.

Apa yang berbeda dari pendekatan baru ini adalah bahwa alih-alih menggunakan ultrasound planar konvensional, tim telah mengembangkan transduser vortex baru yang menciptakan muka gelombang heliks, di mana ultrasound berputar gaya tornado saat bergerak maju. Ultrasonografi pusaran ini menginduksi tegangan geser yang sejajar dengan permukaan depan bekuan, yang secara mekanis mengganggu jaringan fibrin bekuan lapis demi lapis untuk melarutkan bekuan darah secara lebih efisien. Tegangan geser juga mengendurkan struktur bekuan, meningkatkan pengiriman gelembung mikro dan agen trombolitik apa pun.

“Pekerjaan kami sebelumnya mengamati berbagai teknik yang menggunakan ultrasonografi untuk menghilangkan gumpalan darah dengan menggunakan gelombang yang pada dasarnya menghadap ke depan,” jelas rekan penulis yang sesuai. Xiao Ning Jiang dari NC State University dalam pernyataan pers. “Pekerjaan baru kami menggunakan ultrasound vortex, di mana gelombang ultrasound memiliki muka gelombang heliks. Berdasarkan kami in vitro pengujian, pendekatan ini menghilangkan gumpalan darah lebih cepat daripada teknik yang ada, terutama karena tegangan geser yang disebabkan oleh gelombang pusaran.”

Menghasilkan gelombang heliks

Para peneliti menciptakan transduser ultrasound vortex menggunakan array 2 x 2 dari transduser piezoelektrik aperture kecil, frekuensi rendah (1.8 MHz). Merakit larik dengan pergeseran seperempat panjang gelombang (0.21 mm) antara permukaan pandangan depan dari transduser tetangga menginduksi penundaan fase fisik yang diperlukan untuk menghasilkan muka gelombang heliks.

Array transduser cukup kecil untuk masuk ke dalam kateter berdiameter 3.0 mm, dengan lumen untuk mengirimkan agen kavitasi microbubble dan obat-obatan. Kateter ini kemudian dapat dimasukkan melalui sistem peredaran darah ke tempat bekuan darah.

Dalam tes pada hantu pembuluh darah, transduser vortex merekalisasi seluruh panjang bekuan 50 mm (memulihkan aliran darah) dalam pengobatan 30 menit, sementara transduser nonvortex mencapai kurang dari 50% dari bekuan lisis (kerusakan) dan tidak rekanalisasi. kapal. Membandingkan kecepatan lisis gumpalan, transduser vortex memiliki laju lisis absolut 53.9 mg/menit, 64.3% lebih tinggi daripada trombolisis berbasis transduser nonvorteks (32.8 mg/menit).

“Berdasarkan data yang tersedia, intervensi farmasi untuk melarutkan gumpalan darah CVST memakan waktu setidaknya 15 jam, dan rata-rata sekitar 29 jam,” catat rekan penulis terkait Chengzhi Shi dari Georgia Tech. "Selama in vitro pengujian, kami dapat melarutkan bekuan darah akut dalam waktu kurang dari setengah jam.”

Aman dan efektif

Jiang, Shi, dan kolaborator menguji transduser pusaran mereka dalam model cetakan 3D dari sinus vena serebral. Mereka menemukan bahwa pembuluh darah yang benar-benar tersumbat sepenuhnya direkanalisasi hanya dalam 8 menit perawatan. Massa gumpalan akut adalah 3.1 ± 0.3 g sebelum pengobatan dan 1.2 ± 0.4 g setelahnya, sesuai dengan tingkat pengurangan 7.66%/menit dan kecepatan lisis 237.5 mg/menit. Tim mencatat bahwa nilai ini secara signifikan lebih tinggi daripada yang baru-baru ini dilaporkan untuk sonotrombolisis endovaskular bebas obat (1.3–2.5%/menit; 2–4.6 mg/menit).

'Bor ultrasound' dan nanodroplet memecah gumpalan darah

Analisis dari gumpalan bekuan menunjukkan bahwa sebagian besar partikel berukuran kurang dari 100 µm, mengurangi risiko pembentukan emboli yang berbahaya. Untuk lebih menilai keamanan pengobatan, para peneliti menerapkan ultrasound vortex ex vivo vena jugularis anjing, mengamati tidak ada kerusakan pada dinding pembuluh darah. Mereka juga menentukan bahwa USG vortex tidak menyebabkan kerusakan besar pada sel darah merah.

Selanjutnya, para peneliti berencana untuk melakukan tes pada model hewan. Jika ini berhasil, mereka berharap untuk melanjutkan uji klinis. “Dalam kasus CVST yang parah dan pada pasien dengan gumpalan vena masif yang tersumbat sepenuhnya dan yang tidak dapat diobati secara efektif dengan obat-obatan yang tersedia saat ini, teknologi trombolisis ultrasound vortex dapat menjadi pengobatan yang menyelamatkan jiwa di masa depan,” mereka menyimpulkan.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/vortex-ultrasound-tool-breaks-down-blood-clots-in-the-brain/