Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα νέο εργαλείο και τεχνική που χρησιμοποιεί «υπερήχους vortex» – ένα είδος ανεμοστρόβιλου υπερήχων – για να διασπάσει τους θρόμβους αίματος στον εγκέφαλο. Η νέα προσέγγιση λειτούργησε πιο γρήγορα από τις υπάρχουσες τεχνικές για την εξάλειψη των θρόμβων που σχηματίστηκαν σε ένα in vitro μοντέλο θρόμβωσης του εγκεφαλικού φλεβικού κόλπου (CVST). «Η προηγούμενη εργασία μας εξέτασε διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούν υπερήχους για την εξάλειψη των θρόμβων αίματος χρησιμοποιώντας ουσιαστικά κύματα που κοιτούν προς τα εμπρός», λέει ο Xiaoning Jiang, συν-αντίστοιχος συγγραφέας μιας εργασίας για το έργο.
«Η νέα μας δουλειά χρησιμοποιεί υπερήχους vortex, όπου τα κύματα υπερήχων έχουν ένα ελικοειδές μέτωπο κύματος. Με άλλα λόγια, ο υπέρηχος στροβιλίζεται καθώς κινείται προς τα εμπρός», λέει ο Jiang, ο οποίος είναι ο Dean F. Duncan Καθηγητής Μηχανολόγων και Αεροδιαστημικής Μηχανικής στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας. «Με βάση τις δοκιμές μας in vitro, αυτή η προσέγγιση εξαλείφει τους θρόμβους αίματος πιο γρήγορα από τις υπάρχουσες τεχνικές, κυρίως λόγω της διατμητικής τάσης που προκαλείται από το κύμα στροβιλισμού».
«Το γεγονός ότι η νέα μας τεχνική λειτουργεί γρήγορα είναι σημαντικό, επειδή οι θρόμβοι CVST αυξάνουν την πίεση στα αιμοφόρα αγγεία στον εγκέφαλο», λέει ο Chengzhi Shi, συν-αντιστοιχιστής της εργασίας και επίκουρος καθηγητής μηχανολογίας στο Georgia Tech. «Αυτό αυξάνει τον κίνδυνο αιμορραγίας στον εγκέφαλο, η οποία μπορεί να είναι καταστροφική για τους ασθενείς. Οι υπάρχουσες τεχνικές βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε παρεμβάσεις που διαλύουν τον θρόμβο αίματος. Αλλά αυτή είναι μια χρονοβόρα διαδικασία. Η προσέγγισή μας έχει τη δυνατότητα να αντιμετωπίσει αυτούς τους θρόμβους πιο γρήγορα, μειώνοντας τον κίνδυνο για τους ασθενείς».
Το CVST εμφανίζεται όταν σχηματίζεται θρόμβος αίματος στις φλέβες που είναι υπεύθυνες για την αποστράγγιση του αίματος από τον εγκέφαλο. Τα ποσοστά εμφάνισης CVST ήταν μεταξύ 2 και 3 ανά 100.000 στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2018 και το 2019 και το ποσοστό επίπτωσης φαίνεται να αυξάνεται. «Ένας άλλος λόγος που η δουλειά μας εδώ είναι σημαντική είναι ότι οι τρέχουσες θεραπείες για CVST αποτυγχάνουν στο 20-40% των περιπτώσεων», λέει ο Jiang.
Το νέο εργαλείο αποτελείται από έναν ενιαίο μορφοτροπέα που είναι ειδικά σχεδιασμένος για να παράγει το φαινόμενο στροβιλισμού. Ο μορφοτροπέας είναι αρκετά μικρός για να ενσωματωθεί σε έναν καθετήρα, ο οποίος στη συνέχεια τροφοδοτείται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος στη θέση του θρόμβου αίματος. Για δοκιμές in vitro απόδειξης της ιδέας, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αίμα αγελάδας σε ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο μοντέλο του εγκεφαλικού φλεβικού κόλπου.
«Με βάση τα διαθέσιμα δεδομένα, οι φαρμακευτικές παρεμβάσεις για τη διάλυση των θρόμβων αίματος CVST χρειάζονται τουλάχιστον 15 ώρες και κατά μέσο όρο περίπου 29 ώρες», λέει ο Shi. «Κατά τη διάρκεια της δοκιμής in vitro, μπορέσαμε να διαλύσουμε έναν οξύ θρόμβο αίματος σε πολύ λιγότερο από μισή ώρα». Κατά τη διάρκεια οποιουδήποτε καθετηριασμού ή χειρουργικής επέμβασης υπάρχει πιθανός κίνδυνος βλάβης, όπως βλάβη στο ίδιο το αιμοφόρο αγγείο. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, οι ερευνητές πραγματοποίησαν πειράματα εφαρμόζοντας υπερήχους στροβιλισμού σε δείγματα φλεβών αίματος ζώων. Αυτές οι εξετάσεις δεν βρήκαν βλάβη στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων.
Οι ερευνητές διεξήγαγαν επίσης δοκιμές για να προσδιορίσουν εάν το υπερηχογράφημα vortex προκάλεσε σημαντική βλάβη στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Διαπίστωσαν ότι δεν υπήρξε ουσιαστική βλάβη στα ερυθρά αιμοσφαίρια. «Το επόμενο βήμα είναι να πραγματοποιήσουμε δοκιμές χρησιμοποιώντας ένα ζωικό μοντέλο για να διαπιστώσουμε καλύτερα τη βιωσιμότητα αυτής της τεχνικής για τη θεραπεία CVST», λέει ο Jiang. «Εάν αυτές οι δοκιμές είναι επιτυχείς, ελπίζουμε να συνεχίσουμε τις κλινικές δοκιμές». «Και αν το υπερηχογράφημα vortex γίνει ποτέ κλινική εφαρμογή, πιθανότατα θα είναι συγκρίσιμο σε κόστος με άλλες παρεμβάσεις που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του CVST», λέει ο Shi.