Instrumentul cu ultrasunete Vortex descompune cheaguri de sânge din creier

Tromboza sinusului venos cerebral (CVST) este un cheag în vene care drenează sângele din creier și este una dintre cele mai frecvente cauze de accident vascular cerebral la tineri. Diagnosticul precoce și terapia anticoagulantă pot minimiza daunele și mortalitatea asociate cu CVST, dar tratamentele actuale eșuează în aproximativ 20-40% din cazuri.

Pentru a îmbunătăți rezultatele clinice, o echipă de cercetare a condus la Universitatea de Stat din Carolina de Nord și Institutul de Tehnologie din Georgia a dezvoltat un nou instrument cu ultrasunete vortex conceput pentru a descompune cheaguri de sânge din creier. Dispozitivul, pe care echipa îl descrie Cercetare, a eliminat cheagurile mai repede decât tehnicile existente și ar putea restabili fluxul de sânge printr-o blocare completă in vitro model de CVST în doar 8 min.

Într-o tehnică cunoscută sub numele de sonotromboliza, ultrasunetele sunt folosite pentru a cavita microbulele din jurul unui cheag, determinând descompunerea acestuia. În comparație cu medicamentele anticoagulante sau trombolitice convenționale care dizolvă cheagul de sânge, sonotromboliza are potențialul de a reduce remarcabil timpul necesar de tratament. Cu toate acestea, strategiile anterioare nu au fost eficiente din punct de vedere clinic atunci când se tratează vene sau artere mari, complet ocluzate.

Ceea ce este diferit la această nouă abordare este că, în loc să folosească ultrasunetele plane convenționale, echipa a dezvoltat un traductor de vortex nou care creează un front de undă elicoidal, în care ultrasunetele se învârtește în stil tornadă pe măsură ce avansează. Acest ultrasunete vortex induce un stres de forfecare paralel cu suprafața frontală a cheagului, care perturbă mecanic rețelele de fibrină a cheagului strat cu strat pentru a dizolva cheagul mai eficient. Efortul de forfecare slăbește, de asemenea, structura cheagului, îmbunătățind livrarea microbulelor și a oricăror agenți trombolitici.

„Lucrările noastre anterioare au analizat diverse tehnici care folosesc ultrasunetele pentru a elimina cheagurile de sânge folosind, în esență, unde orientate spre înainte”, explică autorul corespondent. Xiaoning Jiang de la Universitatea de Stat din NC într-o declarație de presă. „Noua noastră lucrare folosește ultrasunete vortex, unde undele ultrasunete au un front de undă elicoidal. Pe baza noastră in vitro testare, această abordare elimină cheaguri de sânge mai rapid decât tehnicile existente, în mare parte din cauza tensiunii de forfecare induse de valul vortex.

Generarea unei unde elicoidale

Cercetătorii au creat un traductor cu ultrasunete vortex folosind o matrice 2 x 2 de traductoare piezoelectrice cu deschidere mică și frecvență joasă (1.8 MHz). Asamblarea matricei cu o deplasare cu un sfert de lungime de undă (0.21 mm) între suprafețele de vizualizare înainte ale traductoarelor învecinate induce întârzierea de fază fizică necesară pentru a genera un front de undă elicoidal.

Matricea de traductoare este suficient de mică pentru a se potrivi într-un cateter cu diametrul de 3.0 mm, cu un lumen pentru a furniza agenții de cavitație și medicamentele cu microbule. Acest cateter poate fi apoi alimentat prin sistemul circulator la locul cheagului de sânge.

În testele pe o fantomă de vas de sânge, traductorul vortex a recanalizat întreaga lungime a unui cheag de 50 mm (restaurând fluxul sanguin) într-un tratament de 30 de minute, în timp ce un traductor fără vortex a realizat mai puțin de 50% din liza cheagului (defalcare) și nu a recanalizat. vasul. Comparând viteza de liză a cheagurilor, traductorul vortex a avut o rată de liză absolută de 53.9 mg/min, cu 64.3% mai mare decât cea a trombolizei pe bază de traductor fără vortex (32.8 mg/min).

„Pe baza datelor disponibile, intervențiile farmaceutice pentru dizolvarea cheagurilor de sânge CVST durează cel puțin 15 ore și o medie de aproximativ 29 de ore”, notează autorul corespondent. Chengzhi Shi de la Georgia Tech. "Pe parcursul in vitro teste, am reușit să dizolvăm un cheag de sânge acut în mai puțin de jumătate de oră.”

Sigur și eficient

Jiang, Shi și colaboratorii și-au testat traductorul vortex într-un model imprimat 3D al sinusului venos cerebral. Ei au descoperit că un vas de sânge complet blocat a fost complet recanalizat în doar 8 minute de tratament. Masa acută a cheagurilor a fost de 3.1±0.3 g înainte de tratament și de 1.2±0.4 g după, corespunzând unei rate de reducere de 7.66 %/min și unei viteze de liză de 237.5 mg/min. Echipa observă că aceste valori sunt semnificativ mai mari decât cele raportate recent pentru sonotromboliza endovasculară fără medicamente (1.3-2.5 %/min; 2-4.6 mg/min).

„Fără ultrasunete” și nanopicăturile despart cheagurile de sânge

Analiza resturilor de cheag a arătat că majoritatea particulelor aveau o dimensiune mai mică de 100 µm, reducând riscul formării de emboluri periculoase. Pentru a evalua în continuare siguranța tratamentului, cercetătorii au aplicat ultrasunete vortex ex vivo vene jugulare canine, observând nicio deteriorare a pereților vaselor de sânge. Ei au stabilit, de asemenea, că ultrasunetele vortex nu provoacă daune substanțiale celulelor roșii din sânge.

În continuare, cercetătorii plănuiesc să efectueze teste pe un model animal. Dacă acestea au succes, ei speră să continue studiile clinice. „În cazurile severe de CVST și la pacienții cu cheaguri venoase masive, complet blocate și care nu pot fi tratați eficient cu medicamentele care sunt disponibile în prezent, tehnologia de tromboliză cu ultrasunete vortex poate deveni un tratament salvator în viitor”, concluzionează ei.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/vortex-ultrasound-tool-breaks-down-blood-clots-in-the-brain/