Amerykańscy naukowcy pracują nad „ultradźwiękowym tornado”. Urządzenie ma przyspieszyć rozbijanie skrzepów krwi w żyłach mózgowych

Nowe podejście do zastosowania fal ultradźwiękowych w leczeniu zakrzepicy zatok żył mózgowych może znacznie poprawić rokowania pacjentów. Amerykańscy naukowcy opracowali specjalny cewnik, który można wprowadzić do naczynia krwionośnego i falami ultradźwiękowymi dotrzeć bezpośrednio do skrzepu, a następnie go rozbić. Ich badania wykazały, że fale o kształcie wiru, nazywane przez nich ultradźwiękowym tornado, mogą to zrobić znacznie szybciej i skuteczniej niż fale podłużne. Urządzenie w ciągu 30 min ma redukować masę skrzepu o 40 proc., czyli ponad dwukrotnie skuteczniej niż podłużne fale stosowane w sonotrombolizie.

– Urządzenie wykorzystuje wirowe fale ultradźwiękowe, które są generowane przez przetwornik zamontowany na końcówce cewnika. Podczas operacji chirurg umieszcza cewnik w naczyniu krwionośnym, aby zbliżyć go do miejsca powstania zakrzepu krwi. Przetwornik generuje wir ultradźwiękowy, który ma kształt tornada, co powoduje kawitację i powstanie naprężenia ścinającego wewnątrz zakrzepu, prowadząc do jego rozpadu na mniejsze kawałki. W ten sposób naczynie krwionośne zostaje udrożnione i powraca przepływ krwi, a pacjent zostaje wyleczony – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje współautor pracy Chengzhi Shi, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej w Georgia Institute of Technology.

Technologia opracowana przez amerykańskich naukowców pozwala na rozbicie skrzepu w około pół godziny. Stosowane dziś metody rozbijania zakrzepów są znacznie bardziej czasochłonne. Standardowy model postępowania obejmuje leczenie preparatami rozrzedzającymi krew, czyli antykoagulantami. Wadą farmakoterapii w przypadku zakrzepicy żył mózgowych jest to, że środki mają charakter niecelowany, tylko ogólnoustrojowy, więc oczekiwanie na efekt terapeutyczny bardzo się wydłuża. To co najmniej 15 godz., a średnio nawet ponad 29 godz. Co więcej, odsetek nieudanych interwencji jest bardzo wysoki, bo sięga od 20 do 40 proc.

W przypadku zakrzepicy zatok żylnych mózgowia to przede wszystkim czas decyduje o życiu lub śmierci pacjenta. Lokalne nadciśnienie spowodowane zakrzepem może bowiem doprowadzić do nagłego rozerwania naczynia krwionośnego, wywołującego potencjalnie śmiertelny krwotok.

– Podejmuje się też próby chirurgicznego usunięcia fragmentu czaszki, co obniża ciśnienie w mózgu. W tym przypadku jednak nie usuwa się samego zakrzepu, który nadal powoduje lokalny wzrost ciśnienia, a więc ryzyko zgonu nadal istnieje – podkreśla Chengzhi Shi. – Trzecia metoda polega na zastosowaniu cewników wewnątrznaczyniowych. Ostatnio stosowane są także cewniki ultradźwiękowe, jednak nie są one wystarczająco efektywne w rozbijaniu zakrzepów. Leczenie nadal trwa około 15 do 20 godzin, co wiąże się z ogromnym ryzykiem dla pacjenta.

Jedną z technik stosowanych od kilku lat do walki z zakrzepicą żył głębokich jest sonotromboliza. Podłużne fale ultradźwięków wykorzystywane są w niej do wprowadzenia w drgania mikrobąbelków otaczających zakrzep. Można w ten sposób rozbić zakrzep i ułatwić podanie leków antykoagulacyjnych. Problem w tym, że fala podłużna czasem może tylko przesunąć zakrzep w całości, zamiast go rozbić. Stąd prace naukowców nad falami ultradźwiękowymi w kształcie wiru, charakteryzujące się tym, że ich czoło ma kształt spiralny.

– Naprężenie ścinające wytworzone przez wirowe fale ultradźwiękowe może skuteczniej rozbić skrzep krwi niż konwencjonalna metoda, taka jak sonotromboliza – dodaje naukowiec.

Wyniki badań, opisane w „Research” (Science Partner Journals), wykazały, że po zastosowaniu cewnika wirowego masa skrzepu po 30 min zmniejsza się o 40 proc. W przypadku tradycyjnej sonotrombolizy po takim czasie udaje się osiągnąć redukcję 17 proc. masy skrzepu.

– Z wirowego cewnika ultradźwiękowego można byłoby korzystać choćby jutro. Nie jest to jednak możliwe, ponieważ dopiero zgłosiliśmy prototyp i przeprowadziliśmy badania in vitro, aby pokazać możliwości nowego wyrobu. Czeka nas jeszcze długa droga, która obejmuje badania na zwierzętach i badania kliniczne, zanim będzie można go stosować do leczenia pacjentów – mówi prof. Xiaoning Jiang z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Kosmicznej Uniwersytetu Karoliny Północnej, jeden z członków zespołu naukowców pracujących nad nową metodą leczenia.

Jak podkreśla, proces komercjalizacji urządzenia może potrwać od trzech do pięciu lat. W tym czasie będzie ono badane nie tylko pod kątem skuteczności, lecz również bezpieczeństwa.

– Badania wstępne i większość danych in vitro, którymi dysponujemy, wskazują, że ryzyko związane z przerwaniem ciągłości naczyń krwionośnych czy wielkością fragmentów skrzepliny jest niewielkie. Nie zaobserwowaliśmy również istotnego uszkodzenia komórek krwi. Dlatego uważamy, że ta technologia jest bezpieczna. Naszym zdaniem nie ma ona wad pod względem skuteczności i bezpieczeństwa, jednak jeśli chodzi o komercjalizację wyrobu, etap projektowania i produkcji może okazać się nieco bardziej skomplikowany niż obecne prototypowe cewniki ultradźwiękowe, które wytwarzają fale podłużne o jednakowej fazie. Aby jednak rozwiązać ten problem, wystarczy nieco pracy nad technologią – zapewnia prof. Xiaoning Jiang.

Zakrzepica żył mózgowych odpowiada za około 0,5–1 proc. wszystkich udarów. Dotyczy głównie młodych pacjentów i kobiet w wieku rozrodczym. Około 80 proc. przypadków dotyczy osób w wieku poniżej 50 lat, a 75 proc. – kobiet. Od 10 do 15 proc. przypadków kończy się śmiercią lub trwałą niepełnosprawnością.