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研究人员开发了一种新的工具和技术，使用“漩涡超声波”——一种超声波龙卷风——来分解大脑中的血块。新方法比现有技术更快地消除脑静脉窦血栓形成(CVST)体外模型中形成的血栓。
“我们之前的工作研究了各种使用超声波消除血凝块的技术，这些技术基本上是使用面向前方的波，”一篇论文的共同通讯作者蒋晓宁说。“我们的新工作使用了漩涡超声波，其中超声波具有螺旋波前。
“换句话说，当超声波向前移动时，它是旋转的，”江说，他是北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程的迪恩·f·邓肯教授。“根据我们的体外测试，这种方法比现有技术更快地消除血凝块，这主要是因为漩涡波引起的剪切应力。”
“我们的新技术工作迅速的事实很重要，因为CVST血栓增加了大脑血管的压力，”佐治亚理工学院机械工程助理教授、该工作的共同通讯作者施承志说，“这增加了脑出血的风险，这对患者来说可能是灾难性的。
“现有的技术在很大程度上依赖于溶解血块的干预措施。但这是一个耗时的过程。我们的方法有可能更快地解决这些血栓，降低患者的风险。”
CVST发生在负责从大脑中抽出血液的静脉中形成血凝块。CVST的发生率为在美国，每10万人中就有2到3人死亡2018年和2019年，发病率似乎在上升。
Jiang说:“我们的工作很重要的另一个原因是，目前对CVST的治疗在20-40%的病例中失败了。”
这种新工具由一个专门设计用于产生旋涡效应的换能器组成。传感器足够小，可以与导管结合，然后通过循环系统输送到血凝块的位置。
为了进行体外概念验证测试，研究人员在3d打印的脑静脉窦模型中使用了牛血。
“根据现有数据，药物干预溶解CVST血凝块至少需要15个小时，平均约29个小时，”Shi说。“在体外测试中，我们能够在半小时内溶解急性血凝块。”
在任何导管插入或手术干预过程中，都有潜在的伤害风险，例如破坏血管本身。为了解决这个问题，研究人员进行了实验，将涡旋超声应用于动物静脉样本。这些测试没有发现血管壁的损伤。
研究人员还进行了测试，以确定漩涡超声波是否对红细胞造成了重大损害。他们发现对红细胞没有实质性的损害。
“下一步我们将使用动物模型进行测试，以更好地建立这种技术用于CVST治疗的可行性，”Jiang说。“如果这些测试成功，我们希望进行临床试验。”
Shi说:“如果漩涡超声成为临床应用，它的成本可能与其他用于治疗CVST的干预措施相当。”
这张纸。”高速腔内超声溶栓治疗脑静脉窦血栓形成的模型发表在开放获取期刊上研究，这是一本科学合作伙伴杂志。这篇论文的共同主要作者是北卡罗来纳州立大学的博士生张博华;北卡罗来纳州立大学博士后研究员吴怀玉;金浩克(Howuk Kim)曾是北卡罗来纳州立大学的博士生，现在仁荷大学(Inha University)任教。这篇论文的合著者是:佐治亚理工学院的菲比·韦尔奇;密歇根大学的Ashley Cornett, Greyson Stocker, Gabe Owens和Zhen Xu;匹兹堡大学医学中心的Raul Nogueira;Jinwook Kim是北卡罗来纳州立大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校生物医学工程联合系的研究助理教授;以及生物医学工程联合系系主任兼威廉·r·凯南特聘教授保罗·戴顿。
这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持，资助项目为R01HL141967、R41HL154735和R21EB027304;和国家科学基金会，资助号CMMI-2142555。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
涡流超声诱导的高速腔内超声溶栓治疗脑静脉窦血栓形成的模型
作者:张伯华，吴怀玉，金howuk，姜晓宁，北卡罗莱纳州立大学;菲比·j·韦尔奇和史承志，佐治亚理工学院;密歇根大学Ashley Cornett, Greyson Stocker, Gabe Owens和Zhen Xu;Raul G. Nogueira，匹兹堡大学医学中心;金金旭(Jinwook Kim)和保罗·戴顿(Paul Dayton)，北卡罗莱纳大学教堂山分校和北卡罗莱纳州立大学
发表: 1月11日研究
DOI: 10.34133 / research.0048
文摘:本研究旨在展示一种用于治疗脑静脉窦血栓形成(CVST)的新型漩涡超声血管内溶栓方法。这是一个重要的话题，因为目前的CVST治疗模式在多达20%至40%的病例中仍然失败，而且自2019年冠状病毒疾病大流行爆发以来，CVST的发病率有所增加。与传统抗凝剂或溶栓药物相比，声波溶栓具有显著缩短所需治疗时间的潜力，因为声波直接靶向血栓。然而，先前报道的超声溶栓策略在治疗大的、完全闭塞的静脉或动脉时并没有显示出有临床意义的结果(例如，30分钟内再通)。在这里，我们展示了一种新的涡流超声技术，利用波物质相互作用诱导的剪切应力来大大提高溶栓率。我们的体外实验表明，与非涡旋血管内超声处理相比，溶出率至少提高了64.3%。一个3.1 g, 7.5 cm长，完全闭塞的体外急性CVST三维模型在8分钟内完全再通，体外急性牛凝块的溶解速率达到创纪录的237.5 mg/min。此外，我们证实涡旋超声在离体牛静脉中不会造成血管壁损伤。这种旋涡超声溶栓技术可能为严重的CVST病例提供了一种新的救生工具，这些病例不能使用现有的治疗方法有效治疗。
