Dụng cụ siêu âm xoáy phá cục máu đông trong não

Dụng cụ siêu âm xoáy phá cục máu đông trong não

Dấu thời gian: ngày 30 tháng 2023 năm 4 50:XNUMX sáng

lốc xoáy siêu âm
lốc xoáy siêu âm Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công cụ mới sử dụng sóng siêu âm xoáy để phá vỡ cục máu đông trong não. (Được phép: Xiaoning Jiang và Chengzhi Shi)

Huyết khối xoang tĩnh mạch não (CVST) là cục máu đông trong tĩnh mạch dẫn máu ra khỏi não và là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây đột quỵ ở người trẻ tuổi. Chẩn đoán sớm và điều trị chống đông máu có thể giảm thiểu thiệt hại và tử vong liên quan đến CVST, nhưng các phương pháp điều trị hiện tại thất bại trong khoảng 20–40% trường hợp.

Để cải thiện kết quả lâm sàng, một nhóm nghiên cứu đứng đầu tại Trường Đại Học bang Bắc Carolina và Viện Công nghệ Georgia đã phát triển một công cụ siêu âm xoáy mới được thiết kế để phá vỡ cục máu đông trong não. Thiết bị mà nhóm mô tả trong Nghiên cứu, loại bỏ cục máu đông nhanh hơn so với các kỹ thuật hiện có và có thể khôi phục lưu lượng máu qua chỗ tắc nghẽn hoàn toàn ống nghiệm mô hình CVST chỉ trong 8 phút.

Trong một kỹ thuật gọi là sonothrombolysis, sóng siêu âm được sử dụng để tạo bọt cho các bong bóng siêu nhỏ xung quanh cục máu đông, khiến cục máu đông bị vỡ ra. So với thuốc chống đông máu thông thường hoặc thuốc tan huyết khối làm tan cục máu đông, sonothrombolysis có khả năng làm giảm đáng kể thời gian điều trị cần thiết. Tuy nhiên, các chiến lược trước đây không có hiệu quả lâm sàng khi điều trị các tĩnh mạch hoặc động mạch lớn, bị tắc hoàn toàn.

Điều khác biệt về phương pháp mới này là thay vì sử dụng siêu âm phẳng thông thường, nhóm nghiên cứu đã phát triển một bộ chuyển đổi xoáy mới tạo ra một mặt sóng xoắn ốc, trong đó siêu âm xoáy theo kiểu lốc xoáy khi nó di chuyển về phía trước. Sóng siêu âm xoáy này tạo ra ứng suất cắt song song với bề mặt trước của cục máu đông, làm phá vỡ cơ học từng lớp mạng lưới fibrin của cục máu đông để làm tan cục máu đông hiệu quả hơn. Ứng suất cắt cũng làm lỏng cấu trúc cục máu đông, cải thiện việc cung cấp các bong bóng siêu nhỏ và bất kỳ tác nhân làm tan huyết khối nào.

Đồng tác giả giải thích: “Công trình trước đây của chúng tôi đã xem xét các kỹ thuật khác nhau sử dụng sóng siêu âm để loại bỏ cục máu đông bằng cách sử dụng những gì về cơ bản là sóng hướng về phía trước. Tiêu Ninh Giang từ Đại học Bang NC trong một thông cáo báo chí. “Công trình mới của chúng tôi sử dụng sóng siêu âm xoáy, trong đó sóng siêu âm có mặt sóng xoắn ốc. dựa trên của chúng tôi ống nghiệm thử nghiệm, phương pháp này loại bỏ cục máu đông nhanh hơn so với các kỹ thuật hiện có, phần lớn là do ứng suất cắt do sóng xoáy gây ra.”

Tạo sóng xoắn ốc

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bộ chuyển đổi siêu âm xoáy bằng cách sử dụng một mảng 2 x 2 gồm các bộ chuyển đổi áp điện có khẩu độ nhỏ, tần số thấp (1.8 MHz). Việc lắp ráp mảng với độ dịch chuyển một phần tư bước sóng (0.21 mm) giữa các bề mặt nhìn về phía trước của các bộ chuyển đổi lân cận sẽ tạo ra độ trễ pha vật lý cần thiết để tạo ra mặt sóng xoắn ốc.

Nguyên mẫu đầu dò xoáy
sonothrombolysis tốc độ cao Trái: nguyên mẫu của đầu dò xoáy và đầu dò không xoáy được lắp trong ống thông. Phải: bản đồ áp suất âm đo được cho đầu dò xoáy và không xoáy. (Được phép: CC BY /Nghiên cứu 10.34133/nghiên cứu.0048)

Dãy đầu dò đủ nhỏ để vừa với một ống thông có đường kính 3.0 mm, có lòng ống để truyền các chất tạo bọt siêu nhỏ và thuốc. Sau đó, ống thông này có thể được đưa qua hệ thống tuần hoàn đến vị trí của cục máu đông.

Trong các thử nghiệm trên bóng ma mạch máu, đầu dò xoáy đã phân luồng lại toàn bộ chiều dài của cục máu đông 50 mm (khôi phục lưu lượng máu) trong vòng 30 phút điều trị, trong khi đầu dò không xoáy đạt tỷ lệ ly giải cục máu đông dưới 50% (phân hủy) và không tái phân luồng tàu. So sánh tốc độ ly giải cục máu đông, đầu dò xoáy có tốc độ ly giải tuyệt đối là 53.9 mg/phút, cao hơn 64.3% so với tiêu sợi huyết dựa trên đầu dò không xoáy (32.8 mg/phút).

“Dựa trên dữ liệu có sẵn, các can thiệp dược phẩm để làm tan cục máu đông CVST mất ít nhất 15 giờ và trung bình khoảng 29 giờ,” đồng tác giả lưu ý. Thành Chi Thạch từ Georgia Tech. "Trong lúc ống nghiệm thử nghiệm, chúng tôi có thể làm tan cục máu đông cấp tính trong vòng chưa đầy nửa giờ.”

An toàn và hiệu quả

Jiang, Shi và các cộng tác viên đã thử nghiệm đầu dò xoáy của họ trong mô hình xoang tĩnh mạch não được in 3D. Họ phát hiện ra rằng một mạch máu bị tắc hoàn toàn đã được tái thông hoàn toàn chỉ sau 8 phút điều trị. Khối lượng cục máu đông cấp tính là 3.1 ± 0.3 g trước điều trị và 1.2 ± 0.4 g sau điều trị, tương ứng với tốc độ giảm 7.66 %/phút và tốc độ ly giải 237.5 mg/phút. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng những giá trị này cao hơn đáng kể so với những giá trị được báo cáo gần đây đối với phương pháp làm tan huyết khối trong lòng mạch không dùng thuốc (1.3–2.5 %/phút; 2–4.6 mg/phút).

Phân tích các mảnh vỡ của cục máu đông cho thấy hầu hết các hạt có kích thước nhỏ hơn 100 µm, làm giảm nguy cơ hình thành tắc mạch nguy hiểm. Để đánh giá thêm về độ an toàn của phương pháp điều trị, các nhà nghiên cứu đã áp dụng sóng siêu âm xoáy để ex vivo tĩnh mạch cổ răng nanh, quan sát không thấy tổn thương thành mạch máu. Họ cũng xác định rằng siêu âm xoáy không gây ra thiệt hại đáng kể cho các tế bào hồng cầu.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu có kế hoạch thực hiện các thử nghiệm trên mô hình động vật. Nếu những điều này thành công, họ hy vọng sẽ theo đuổi các thử nghiệm lâm sàng. Họ kết luận: “Trong những trường hợp CVST nghiêm trọng và ở những bệnh nhân có cục máu đông tĩnh mạch lớn, bị tắc hoàn toàn và không thể điều trị hiệu quả bằng các loại thuốc hiện có, công nghệ làm tan huyết khối siêu âm xoáy có thể trở thành một phương pháp điều trị cứu sống trong tương lai”.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý