ボルテックス超音波ツールは、脳内の血栓を分解します

脳静脈洞血栓症 (CVST) は、脳から血液を排出する静脈内の血栓であり、若者の脳卒中の最も一般的な原因の 20 つです。 早期診断と抗凝固療法により、CVST に関連する損傷と死亡率を最小限に抑えることができますが、現在の治療では 40 ～ XNUMX% の症例で失敗します。

臨床転帰を改善するために、研究チームが率いる ノースカロライナ州立大学 & ジョージア工科大学 は、脳内の血栓を分解するように設計された新しい渦超音波ツールを開発しました。 チームが説明するデバイス 研究、既存の技術よりも速く血栓を除去し、完全に遮断された血流を回復させることができました ビトロ わずか 8 分で CVST のモデル。

超音波血栓溶解療法として知られている技術では、超音波を使用して血栓を取り囲むマイクロバブルを空洞化し、崩壊させます。 従来の抗凝固剤や血栓溶解剤に比べて、血栓溶解療法は治療時間を大幅に短縮できる可能性があります。 しかし、以前の戦略は、完全に閉塞した大きな静脈または動脈を治療する場合、臨床的に有効ではありませんでした。

この新しいアプローチの違いは、従来の平面超音波を使用する代わりに、チームがヘリカル波面を作成する新しい渦トランスデューサーを開発したことです。このトランスデューサーでは、超音波が前進するときに竜巻のように渦を巻きます。 この渦超音波は、血栓の前面に平行なせん断応力を誘発し、血栓フィブリンネットワークを層ごとに機械的に破壊して、血栓をより効率的に溶解します。 せん断応力はまた、血栓構造を緩め、マイクロバブルと血栓溶解剤の送達を改善します。

「私たちの以前の研究では、超音波を使用して、本質的に前向きの波を使用して血栓を除去するさまざまな手法を調べました」と、共同責任者は説明します。 江小寧 プレス ステートメントで NC 州立大学から。 「私たちの新しい研究では、超音波がらせん状の波面を持つ渦超音波を使用しています。 私たちに基づいて ビトロ テストでは、このアプローチは主に渦波によって引き起こされるせん断応力のために、既存の技術よりも迅速に血栓を除去します。」

らせん波の発生

研究者は、小口径、低周波 (2 MHz) 圧電トランスデューサーの 2 x 1.8 アレイを使用して、渦超音波トランスデューサーを作成しました。 隣接するトランスデューサーの前方表示面間で 0.21 分の XNUMX 波長 (XNUMX mm) シフトしてアレイを組み立てると、らせん状の波面を生成するために必要な物理的な位相遅延が発生します。

トランスデューサ アレイは、直径 3.0 mm のカテーテルに収まるほど小さく、マイクロバブル キャビテーション エージェントと薬剤を送達するための管腔を備えています。 次いで、このカテーテルを循環系を通して血餅の部位に送ることができる。

血管ファントムでのテストでは、ボルテックス トランスデューサは 50 分間の治療で 30 mm の血栓の全長を再開通させました (血流の回復)。容器。 血栓溶解速度を比較すると、ボルテックス トランスデューサの絶対溶解速度は 50 mg/min であり、非ボルテックス トランスデューサ ベースの血栓溶解 (53.9 mg/min) よりも 64.3% 高かった。

「利用可能なデータに基づくと、CVST 血栓を溶解するための薬剤による介入には、少なくとも 15 時間、平均で約 29 時間かかります」と共同責任著者は述べています。 成志市 ジョージア工科大学出身。 "その間 ビトロ テストでは、XNUMX 分以内に急性血栓を溶解することができました。」

安全で効果的

Jiang、Shi、および共同研究者は、脳静脈洞の 3D プリント モデルで渦トランスデューサをテストしました。 彼らは、完全に閉塞した血管が、わずか 8 分の治療で完全に再開通したことを発見しました。 急性血餅量は、治療前に 3.1±0.3 g、治療後に 1.2±0.4 g であり、7.66 %/分の減少率と 237.5 mg/分の溶解速度に相当します。 チームは、これらの値が、薬剤を使用しない血管内超音波血栓溶解療法で最近報告された値 (1.3 ～ 2.5 %/分、2 ～ 4.6 mg/分) よりも大幅に高いことに注目しています。

「超音波ドリル」とナノ液滴が血栓を分解

血栓破片の分析により、ほとんどの粒子はサイズが 100 µm 未満であり、危険な塞栓形成のリスクが軽減されていることが明らかになりました。 治療の安全性をさらに評価するために、研究者はボルテックス超音波を適用しました 生体外で 犬の頸静脈、血管壁への損傷がないことを観察します。 彼らはまた、ボルテックス超音波が赤血球に実質的な損傷を引き起こさないことも確認しました.

次に、研究者は動物モデルでテストを行う予定です。 これらが成功すれば、彼らは臨床試験を進めたいと考えています。 「CVSTの重症例や、大量の静脈血栓が完全に閉塞し、現在利用可能な薬剤では効果的に治療できない患者では、ボルテックス超音波血栓溶解技術が将来的に救命治療になる可能性があります」と彼らは結論付けています。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/vortex-ultrasound-tool-breaks-down-blood-clots-in-the-brain/