Ultrazvočno orodje Vortex razgrajuje krvne strdke v možganih

Cerebralna venska sinusna tromboza (CVST) je strdek v venah, ki odvajajo kri iz možganov, in je eden najpogostejših vzrokov možganske kapi pri mladih. Zgodnja diagnoza in antikoagulantno zdravljenje lahko zmanjšata škodo in smrtnost, povezano s CVST, vendar trenutno zdravljenje ne uspe v približno 20–40 % primerov.

Da bi izboljšali klinične rezultate, je raziskovalna skupina vodila pri North Carolina State University in Tehnološki institut Georgia je razvil novo vrtinčno ultrazvočno orodje, namenjeno razbijanju krvnih strdkov v možganih. Naprava, ki jo ekipa opisuje v raziskave, odpravlja strdke hitreje kot obstoječe tehnike in lahko ponovno vzpostavi pretok krvi skozi popolnoma blokirano in vitro model CVST v samo 8 min.

Pri tehniki, znani kot sonotromboliza, se ultrazvok uporablja za kavitacijo mikromehurčkov, ki obkrožajo strdek, kar povzroči njegovo razgradnjo. V primerjavi z običajnimi antikoagulanti ali trombolitičnimi zdravili, ki raztopijo krvni strdek, ima sonotromboliza potencial za izjemno skrajšanje potrebnega časa zdravljenja. Prejšnje strategije pa niso bile klinično učinkovite pri zdravljenju velikih, popolnoma zamašenih ven ali arterij.

Pri tem novem pristopu je drugače to, da je ekipa namesto običajnega planarnega ultrazvoka razvila nov vrtinčni pretvornik, ki ustvari spiralno valovno fronto, v kateri se ultrazvok vrtinči v slogu tornada, ko se premika naprej. Ta vrtinčni ultrazvok inducira strižno napetost vzporedno s sprednjo površino strdka, ki mehansko prekine fibrinske mreže strdka plast za plastjo, da se strdek učinkoviteje raztopi. Strižna napetost tudi zrahlja strukturo strdka, kar izboljša dovajanje mikromehurčkov in morebitnih trombolitičnih sredstev.

"Naše prejšnje delo je preučevalo različne tehnike, ki uporabljajo ultrazvok za odstranjevanje krvnih strdkov z uporabo valov, obrnjenih v bistvu naprej," pojasnjuje soavtorica Xiaoning Jiang z državne univerze NC v izjavi za javnost. »Naše novo delo uporablja vrtinčni ultrazvok, kjer imajo ultrazvočni valovi spiralno valovno fronto. Na podlagi našega in vitro testiranja, ta pristop odpravi krvne strdke hitreje kot obstoječe tehnike, predvsem zaradi strižne napetosti, ki jo povzroča vrtinčni val.

Ustvarjanje vijačnega vala

Raziskovalci so ustvarili vrtinčni ultrazvočni pretvornik z nizom 2 x 2 nizkofrekvenčnih (1.8 MHz) piezoelektričnih pretvornikov z majhno zaslonko. Sestavljanje niza s premikom za četrt valovne dolžine (0.21 mm) med naprej gledanimi površinami sosednjih pretvornikov povzroči fizično fazno zakasnitev, ki je potrebna za ustvarjanje spiralne valovne fronte.

Niz pretvornikov je dovolj majhen, da se prilega katetru s premerom 3.0 mm, z lumnom za dovajanje kavitacijskih sredstev in zdravil iz mikromehurčkov. Ta kateter se nato lahko napaja skozi cirkulacijski sistem do mesta krvnega strdka.

Pri preskusih na fantomu krvnih žil je vrtinčni pretvornik rekanaliziral celotno dolžino 50 mm velikega strdka (obnovitev krvnega pretoka) v 30 minutah zdravljenja, medtem ko je nevorteksni pretvornik dosegel manj kot 50 % lize (razgradnje) strdka in ni rekanaliziral plovilo. Če primerjamo hitrost lize strdka, je imel vortex pretvornik absolutno hitrost lize 53.9 mg/min, kar je 64.3 % več kot pri trombolizi na osnovi nevortex pretvornika (32.8 mg/min).

"Na podlagi razpoložljivih podatkov farmacevtski posegi za raztapljanje krvnih strdkov CVST trajajo vsaj 15 ur in v povprečju približno 29 ur," ugotavlja soavtorica Chengzhi Shi iz Georgia Tech. »Med in vitro testiranja smo lahko raztopili akutni krvni strdek v manj kot pol ure.«

Varno in učinkovito

Jiang, Shi in sodelavci so preizkusili svoj vrtinčni pretvornik v 3D-natisnjenem modelu cerebralnega venskega sinusa. Ugotovili so, da je bila popolnoma zamašena krvna žila popolnoma rekanalizirana v samo 8 minutah zdravljenja. Akutna masa strdka je bila 3.1 ± 0.3 g pred obdelavo in 1.2 ± 0.4 g po njej, kar je ustrezalo stopnji zmanjšanja 7.66 %/min in hitrosti lize 237.5 mg/min. Skupina ugotavlja, da so te vrednosti znatno višje od tistih, ki so bile nedavno objavljene za endovaskularno sonotrombolizo brez zdravil (1.3–2.5 %/min; 2–4.6 mg/min).

'Ultrazvočni sveder' in nanokapljice razbijajo krvne strdke

Analiza ostankov strdka je pokazala, da je večina delcev manjša od 100 µm, kar zmanjšuje tveganje za nastanek nevarne embolije. Za nadaljnjo oceno varnosti zdravljenja so raziskovalci uporabili vrtinčni ultrazvok ex vivo pasje jugularne vene, pri čemer ni opaziti poškodb sten krvnih žil. Ugotovili so tudi, da vortex ultrazvok ne povzroča bistvenih poškodb rdečih krvničk.

Nato nameravajo raziskovalci izvesti teste na živalskem modelu. Če bodo ti uspešni, upajo, da bodo nadaljevali s kliničnimi preskušanji. "V hudih primerih CVST in pri bolnikih z masivnimi, popolnoma zamašenimi venskimi strdki in ki jih ni mogoče učinkovito zdraviti z zdravili, ki so trenutno na voljo, lahko tehnologija vortex ultrazvočne trombolize v prihodnosti postane zdravljenje, ki rešuje življenja," zaključujejo.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/vortex-ultrasound-tool-breaks-down-blood-clots-in-the-brain/