涡流超声工具可分解大脑中的血块

脑静脉窦血栓形成 (CVST) 是静脉中的血栓，将血液从大脑中排出，是年轻人中风的最常见原因之一。 早期诊断和抗凝治疗可以最大限度地减少与 CVST 相关的损害和死亡率，但目前的治疗在大约 20-40% 的病例中失败。

为了改善临床结果，一个研究小组领导了 北卡罗来纳州立大学 和 佐治亚理工学院 开发了一种新型涡流超声工具，旨在分解大脑中的血块。 团队描述的设备 研究，比现有技术更快地消除凝块，并且可以通过完全阻塞的血管恢复血液流动 细胞/组织 只需 8 分钟即可建立 CVST 模型。

在一种称为声溶栓的技术中，超声波用于使凝块周围的微气泡空化，使其分解。 与溶解血块的常规抗凝剂或溶栓药物相比，声溶栓有可能显着减少所需的治疗时间。 然而，在治疗大的、完全闭塞的静脉或动脉时，以前的策略在临床上并不有效。

这种新方法的不同之处在于，该团队没有使用传统的平面超声，而是开发了一种新型涡流换能器，它可以产生螺旋波前，其中超声波在向前移动时呈龙卷风状旋转。 这种涡流超声会产生平行于凝块前表面的剪切应力，从而机械地逐层破坏凝块纤维蛋白网络，从而更有效地溶解凝块。 剪切应力还松动凝块结构，改善微泡和任何血栓溶解剂的输送。

“我们之前的工作着眼于各种使用超声波消除血块的技术，这些技术基本上是前向波，”共同通讯作者解释说 江小宁 来自北卡罗来纳州立大学的新闻声明。 “我们的新工作使用涡流超声，其中超声波具有螺旋波前。 基于我们的 细胞/组织 测试表明，这种方法比现有技术更快地消除血凝块，这主要是因为涡流波引起的剪切应力。”

产生螺旋波

研究人员使用 2 x 2 阵列的小孔径、低频 (1.8 MHz) 压电换能器创建了涡流超声换能器。 在相邻换能器的前视表面之间以四分之一波长 (0.21 mm) 的偏移组装阵列会引起生成螺旋波前所需的物理相位延迟。

换能器阵列足够小，可以放入直径为 3.0 毫米的导管中，导管内腔可以输送微泡空化剂和药物。 然后可以将该导管通过循环系统送入血凝块部位。

在对血管模型的测试中，涡流换能器在 50 分钟的治疗中使整个长度为 30 毫米的血块再通（恢复血流），而非涡流换能器实现了不到 50% 的血块溶解（破裂）并且没有再通血管。 比较凝块溶解速度，涡流换能器的绝对溶解速率为 53.9 mg/min，比基于非涡流换能器的溶栓（64.3 mg/min）高 32.8%。

“根据现有数据，溶解 CVST 血块的药物干预至少需要 15 小时，平均需要 29 小时左右，”共同通讯作者指出 史承志 来自佐治亚理工学院。 “期间 细胞/组织 经过测试，我们能够在不到半小时的时间内溶解急性血栓。”

安全有效

Jiang、Shi 和合作者在脑静脉窦的 3D 打印模型中测试了他们的涡流换能器。 他们发现，完全阻塞的血管仅需 8 分钟的治疗即可完全再通。 治疗前急性凝块质量为 3.1±0.3 g，治疗后为 1.2±0.4 g，对应于 7.66%/min 的减少率和 237.5 mg/min 的裂解速度。 该团队指出，这些值明显高于最近报道的无药物血管内超声溶栓（1.3-2.5%/分钟；2-4.6 毫克/分钟）。

“超声钻”和纳米液滴分解血块

对凝块碎片的分析表明，大多数颗粒的尺寸小于 100 µm，从而降低了危险栓塞形成的风险。 为了进一步评估治疗的安全性，研究人员将涡流超声应用于 体外 犬颈静脉，观察血管壁无损伤。 他们还确定涡流超声不会对红细胞造成实质性损害。

接下来，研究人员计划在动物模型中进行测试。 如果成功，他们希望进行临床试验。 “对于严重的 CVST 病例和大量、完全阻塞的静脉血栓且无法使用目前可用的药物进行有效治疗的患者，涡流超声溶栓技术在未来可能成为挽救生命的治疗方法，”他们总结道。

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