Compartir:
Ez a kép azt mutatja, hogy a véráramlás egy 5 perces hisztotripszis-kezelés után helyreállt.
2003-ban David Bloom, az NBC tudósítója felszállt egy repülőgépre, és Irakba repült, hogy beszámoljon a háborúról. Miután több napot töltött egy tartály zárt terében, Bloom fájdalmat kezdett érezni a térde mögött. Egyébként egészséges, 39 évesen Bloom elutasította ezt a kellemetlenséget. A napokban azonban felesége felhívást kapott, hogy Bloom meghalt - nem robbanószerkezet vagy ágyúlövés, hanem mélyvénás trombózis (DVT) miatt, amely vérrögök képződtek a lába alján és utaztak. a tüdejéhez.
Bár a DVT nagyobb valószínűséggel fordul elő 60 év feletti embereknél, bárkit megüthet. Egyesek számára egy hosszú repülőút elég a DVT előidézéséhez. Hosszú ideig mozdulatlanul ülve a vér összegyűlhet az alsó lábszárban. Mások számára a műtétből, gyulladásból vagy betegségből származó vénás trauma vérrögöket okozhat. Az évente ebben a betegségben szenvedő 2 millió embernek csak körülbelül a felének vannak tünetei. Évente körülbelül 600 000 ember kerül kórházba, és az Egyesült Államokban körülbelül 300 000 amerikai hal meg DVT-vel kapcsolatos tüdőembólia miatt.
Jelenleg a klinikusoknak két lehetőségük van a DVT kezelésére. Az első gyógyszeres terápiát tartalmaz a vér hígítására és így az alvadék csökkentésére. A második lehetőség az, hogy invazív módon távolítsa el az alvadékot egy katéter nevű műanyag cső segítségével. Mindkét megközelítés magas vérzési kockázattal jár, és az invazív eljárások, például a katéteres beavatkozás is károsíthatják az erek falát és fertőzést okozhatnak.
Hamarosan azonban létezhet egy harmadik lehetőség is. A Michigani Egyetem kutatói kifejlesztettek egy nem invazív technikát, amely a mélyvénákban fel tudja bontani a vérrögöket, a gyógyszeres terápiához vagy az invazív katéteres terápiához kapcsolódó kockázatok nélkül. Ez a technika, más néven hisztripsia, eredetileg nem invazív és kontrollált szöveterózióra fejlesztették ki, de a közelmúltban nem invazív vérrög pusztításra történő felhasználásra adaptálták.
A Michigani Egyetem kutatói fejlesztették ki a technikát hisztripsia mechanikus szöveti frakcionálás elérése több rövid, nagy intenzitású ultrahang impulzus alkalmazásával. Az eljárás a hisztripsia ultrahang-képek vezérlik és figyelik valós időben, és kutatások folynak nem-invazív és fokozottan ellenőrzött mélyszervi műtétek alkalmazására. A technikát kifejlesztő kutatócsoportba Dr. Charles Cain, Brian Fowlkes, Timothy Hall, Will Roberts és Zhen Xu tartoztak.
A hisztripsia Újabban kibővítették vérrögök (trombolízis) megsemmisítésére Adam Maxwell, Charles Cain, Hitinder Gurm és Zhen Xu csapata a Michigani Egyetemen. 2008-ban a Dr. Xu által vezetett csoportot a NIBIB „Képvezérelt, nem invazív ultrahangos thrombolysis segítségével Hisztotripszia”("Képvezérelt, nem invazív ultrahangos trombolízis hisztripsziával"). Ez a projekt a trombolitikus aspektusait vizsgálja hisztripsia mélyvénás trombózis (DVT) nem invazív kezelésére.
A DVT jelenlegi kezelése 2-3 napos kórházi tartózkodást igényel, de Dr. Hitinder Gurm intervenciós kardiológus, Dr. Zhen Xu és Adam Maxwell munkatársa kijelenti, hogy a hisztripszia 50-szer gyorsabb, mint bármi más, ami jelenleg elérhető. Ha a technika ezen adaptációja hisztripsia megfelel az összes szükséges biztonsági lépésnek, Gurm reméli, hogy az eljárás ambuláns kezelésként alkalmazható.
A mikrobuborékok rágcsálása
Hasonló a hangsúly a litotripszia, a vesekövek visszavonására alkalmazott nem invazív ultrahang módszer, az hisztripsia A vérrögök felbomlásához pulzáló hanghullámokra támaszkodik. Az alvadékon kívül és felett elhelyezkedő ultrahang-szonda vagy átalakító által kibocsátott energia mikrobuborékokat (a vérben jelen lévő kis gázmagokból álló) okoz az ér belsejében. A kavitációnak nevezett folyamat révén az energiaimpulzusok a mikrobuborékok tágulását, összehúzódását és összeomlását okozzák. A rövid, nagy nyomású impulzusok ismételt ciklusa egy milliméternyi mikrobuborék felhőt hoz létre, amely mechanikusan elpusztítja az alvadékot. "A felhő olyan, mintha egy Pac-Man rágcsálná az alvadékot" - mondja Xu a nyolcvanas évek híres videojátékára utalva. 2–5 percet vesz igénybe egy puha egy hüvelyk hosszú alvadék feloldása.
A rendszerben hisztripsia, Egy képalkotó átalakító szorosan illeszkedik a felhőt létrehozó terápiás átalakítóhoz. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy meglássák a mikrobuborék-felhő aktivitását, amint előfordul. "Valós időben láthatjuk, hogy a felhő mikor keletkezik, működik-e, és hatékonyan oldotta-e meg az alvadást" - mondja Xu. Színes Doppler-képeket is használnak a véráramlás fejlődésének felmérésére a folyamat során.
A hisztripszia ez a kavitációs folyamatra gyakorolt hatása, amelyet korábban kontrollálhatatlannak tekintettek. Xu és Maxwell valós idejű kavitációs monitorozással és megfelelő ultrahangos impulzus-szekvenálással érik el ezt a pontosságot. A kavitáció létrehozására használt nyomások legalább tízszer nagyobbak, mint a diagnosztikai ultrahangban használt nyomások, és összehasonlíthatók a litotripszia. „Az ötlet a buborékok felhőjének létrehozása, az alvadék egy részének feldarabolása és a következő felhő magjainak létrehozása. Az összes tevékenység befejeződik, mielőtt megérkezik a következő pulzus ”- magyarázza Xu.
Nézzen meg egy videót ultrahangos képalkotásról, amelyen a kezelt sertés combvénájában alvadék látható hisztripszia(http://www.bme.umich.edu/labs/xulab/research/index.php#anchor1). Az ultrahang pulzálhisztripsia a bőrön kívül elhelyezett átalakítóból keletkeztek. A vénában lévő vérrögben buborékok felhője (fényes és csillogó) keletkezett, és a vérrög mentén pásztázódott. A 43 másodperces videó 10-szer felgyorsul.
Ultrahangos biztonsági hálózat létrehozása
Az alvadék eltávolításának egyik lehetséges problémája, hogy a fragmensek túljuthatnak az alvadási helyen, és életveszélyes helyzetet teremthetnek azáltal, hogy blokkolják az ősartériát, például a tüdő artériáját. A hagyományos kezelések során az orvosok néha mechanikus szűrőt helyeznek az edénybe, hogy csapdába ejtsék a vándor alvadék anyagát. De amikor Xu és kollégái kifejlesztették a technikát hisztripsia, egy új jelenséget fedezett fel, amely megszüntette a szűrők szükségességét. "A kavitációs buborékok felhője az örvényhez hasonló folyadékáramlást vált ki az edényben" - mondja. Ha az alvadéktól rövid távolságra létrehoznak egy második mikrobuborék-felhőt, csapdába ejtik és teljesen feloldják az esetleges kósza vérrögtöredékeket.
Bár ez az invazív dugattyúcsapda (NET) technikanoninvazív emboliacsapda) csak tesztelték in vitro, Xu reméli, hogy számos klinikai alkalmazása lehet. „Ha sikerül elérni a NET technikát in vivo, megnyitja az ajtót az új alkalmazások előtt, mint például a vérrögök csapdázása a szív- és érrendszeri műtétek során.
Az érett vérrögök megsemmisítése
Noha Xu és Maxwell kezdeti tanulmányai műanyag csövekben kialakított puha vérrögöket és sertésmodelleket vontak be, most vizsgálják a hisztripsia szilárdabb és érettebb vérrögök felszakítására. A régebbi vérrögök szerkezete hasonló az üvegéhez. "Ezekben az esetekben nehéz megkülönböztetni az alvadékot és az érfalat [mert az alvadék az érfalba nőtt]" - mondja Xu. Ebben a helyzetben ahisztripsia egy olyan csatorna létrehozása, amelyen keresztül a vér áramolhat, ahelyett, hogy megpróbálná széttörni az egész alvadékot. Az előzetes állatkísérletek során hisztripszia biztosan létrehozott egy áramlási csatornát, de hosszabb kezelési időt igényelt.
A klinikai alkalmazások felé
A jövőbeni munka négy összetevőre fog összpontosítani. Az első a mikrobuborékok és a sejtek közötti kölcsönhatás mögött álló alaptudomány vizsgálatát foglalja magában; Ezen kölcsönhatásokért felelős fizikai mechanizmusok megértése elősegíti a technológia optimalizálását. A második komponens meghatározza a technika biztonságosságát és hatékonyságát. hisztripsia. Egy harmadik terület azt vizsgálja, hogy milyen mechanizmusok működnek a NET jelenséggel, ideértve a folyadék áramlási szokásait is. Az utolsó terület a szoftver tervezését és fejlesztését foglalja magában, hogy a rendszert klinikai felhasználásra előkészítsék. Xu azt jelzi, hogy a cél a technika automatizálása hisztripszia hogy az orvosok leülhessenek egy konzol elé; keresse meg az alvadékot ultrahang képekkel; rögzítse az alvadékot egy kezdő, középső és végpont által; gomb megnyomása; és hagyja, hogy a rendszer átkutassa az elzáródott ereket. A munka a terápia és a képátalakítók integrálására és méretük csökkentésére is összpontosít. A kutatók azt is megvizsgálják, hogy miként lehet az ultrahangenergiát továbbítani anélkül, hogy a terápiás átalakítót víz alá merítenék.
"Kombináljuk a két világ legjobbjait: a gyógyszerterápia non-invazivitását és a katéteres eljárások lokalizálását, de e két megközelítéssel járó szövődmények nélkül" - mondja Xu. „Ha sikerül létrehoznunk egy klinikai rendszert, a DVT kezelés irodai eljárássá válhat. Hosszú távon ajtót is nyithatunk a vérrögök által okozott egyéb állapotok kezelésére. ".
Ezt a munkát részben az Országos Biomérnöki és Orvostudományi Képek Intézete támogatja.