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혈전을 제거하는 소용돌이 초음파



 (High-speed endovascular sonothrombolysis with vortex ultrasound-induced shear stress. a, The schematic view of the sonothrombolysis process with a vortex ultrasound transducer. The vortex ultrasound transducer is installed in a 9-Fr catheter and inserted into the blood vessel with a blood clot. The microbubble cavitation agents are injected through a drug delivery lumen of the catheter. The blood clot breaks up under the shear stress and cavitation effects of vortex ultrasound. b, The prototype of the developed vortex transducer and nonvortex transducer installed in a 9-Fr catheter with drug delivery lumen. c, The measured acoustic pressure map for vortex and nonvortex transducer. The phase map of the vortex transducer shows the swirling shape, and the nonvortex transducer only shows one circular shape. d, The COMSOL calculated shear stress distribution in the blood clot along the azimuthal direction under the exposure of vortex and nonvortex ultrasound stimulation. The vortex ultrasound induces about four-fold greater peak shear stress inside the blood clot than the nonvortex ultrasound. Credit: Research (2023). DOI: 10.34133/research.0048)

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뇌 정맥동 혈전증 (cerebral venous sinus thrombosis, CVST)은 대뇌정맥에 발생하는 혈전증으로 흔하지는 않지만, 치명적일 수 있는 뇌혈관 질환입니다. 미국에서 발생율은 인구 10만 명 당 2-3명 정도로 점차 증가하는 추세로 보입니다.

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뇌 정맥동 혈전증이 발생하면 현재는 뇌 혈전을 녹이는 약물을 사용하고 있는데 녹이는 데 걸리는 시간이 적어도 15시간이고 평균 29시간이 걸려 응급 상황에서 상당한 시간을 소모합니다.

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노스 캐롤라이나 주립 대학의 연구팀은 약물 대신 물리적인 힘으로 혈전을 없애는 새로운 치료법을 개발 중입니다. 혈전을 물리적인 힘으로 파괴할 경우 혈관 손상이 우려될 수 있는데, 연구팀은 이 문제를 피하기 위해 카테터 끝에 초음파를 만드는 트랜스듀서 (transducer)를 달아 소용돌이 초음파 (vortex ultrasound)를 만들었습니다. 직접 접촉을 피하고 혈액을 통해 소용돌이 형태의 초음파를 발사해 혈전을 조금씩 파괴하는 것입니다.

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물론 사람에서 바로 적용할 순 없기 때문에 연구팀은 우선 동물 모델과 실험실 환경에서 실제로 혈관과 혈관 세포에 손상 없이 혈전만 파괴할 수 있는지 검증했습니다. 연구 결과는 긍정적으로 나타났습니다.

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현재는 전임상 단계이지만, 연구팀은 이 초음파 소용돌이가 뇌 정맥동 혈전증을 비롯한 혈전 질환 치료에 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 현재 치료 방법은 시간만 오래 걸리는 것이 아니라 결국 20-40%에서 치료에 실패하고 있기 때문입니다. 실제 임상에서 안전성과 효과를 입증할 수 있을지 주목됩니다.

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참고

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https://medicalxpress.com/news/2023-01-tool-ultrasound-tornado-blood-clots.html

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Bohua Zhang et al, A model of high-speed endovascular Sonothrombolysis with vortex ultrasound-induced shear stress to treat cerebral venous sinus thrombosis, Research (2023). DOI: 10.34133/research.0048

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