论文标题：Rotational Intravascular Multidirectional Ultrasound Catheter for Sonothrombolysis of Retracted Clots: An in Vitro and in Vivo Study

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.021

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一项发表于《Engineering》的研究展示了新型旋转式血管内多向超声导管在治疗回缩血栓超声溶栓中的体内外实验成果。该研究由美国北卡罗来纳州立大学、北卡罗来纳大学教堂山分校和密歇根大学的联合团队完成，为深静脉血栓（DVT）的临床治疗提供了新的技术思路。

研究团队开发了一种微型多向换能器，采用两个孔径为 1.4 mm×1.4 mm 的四层锆锥形钛酸铅（PZT-5A）压电堆叠结构，可实现前向与侧向双重治疗模式，并将其集成于双腔 10-French（Fr）导管中。实验结果表明，在低剂量组织型纤溶酶原激活剂（tPA）和纳米液滴辅助下，体外实验中该旋转式多向换能器可在 30 分钟内使回缩血栓质量（800mg）平均减少 52%，溶栓率较无旋转功能的前向治疗模式换能器显著提高 37%，在回缩血栓治疗中效果尤为显著。在体内实验中，该技术成功在 40 分钟内于猪 DVT 模型中实现长段回缩血栓（>10 cm）的溶栓，创建了直径大于 4 mm 的血流通道。

图1 （a）集成在导管中的多向换能器示意图；（b）导管的光学照片。

静脉血栓栓塞（VTE）是全球疾病负担和死亡的重要诱因之一，其中深静脉血栓（DVT）尤为常见。若未及时干预，DVT 可进展为近端静脉血栓，进而引发肺栓塞（PE），造成极高死亡风险。然而，传统治疗方案如导管定向溶栓和机械取栓术均存在局限性，前者耗时长且出血风险高，后者可能造成血管损伤且临床改善效果有限。在此背景下，超声溶栓技术应运而生，展现出优越的临床应用潜力。

该研究中开发的微型多向换能器具有独特设计，其前视（FL）与侧视（SL）元件均采用四层堆叠结构，以提升声压输出效率。换能器的中心频率为 850 kHz，在 80 V 峰值电压驱动下，前视与侧视元件均可产生超过 2.2 MPa 的峰值负压。通过将换能器集成至轴式导管并实现导管电动旋转，实验中验证了其在体外和体内环境中的超声溶栓性能。

图2 （a）FL与SL换能器压力输出特性测试实验装置；（b）体外流动模型实验装置。

在体外实验中，研究人员模拟深静脉结构，制备了亚急性血栓样本，并在模拟血管流动模型中进行溶栓测试。实验结果显示，使用纳米液滴（ND）和微泡（MB）作为超声对比剂，结合低剂量 tPA，旋转式多向换能器的溶栓效果显著优于传统方法。其中，ND + MB + tPA 组的溶栓率最高，血栓质量减少量可达 51%，溶栓率约为 16.4 mg/min。

体内实验则在猪 DVT 模型中进行，验证了该技术的临床可行性。实验中，通过荧光透视和彩色多普勒超声成像评估溶栓效果。结果显示，在四只实验猪中，两只实现了血流复通与改善，血栓溶解区域预估直径达到 5.3 mm。尽管部分实验因技术问题未能完全成功，但该研究仍为超声溶栓技术的临床应用提供了关键数据。

研究团队指出，未来工作将聚焦于空化检测、实时成像引导及技术安全性优化，以进一步提升该技术的临床应用潜力。该研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）的资助，相关成果为解决回缩血栓等复杂病例的血栓栓塞治疗提供了新的方向。

论文信息：

Huaiyu Wu, Jinwook Kim, Bohua Zhang, Gabe Owens, Greyson Stocker, Mengyue Chen, Benjamin C. Kreager, Ashley Cornett, Kathlyne Bautista, Tarana Kaovasia, Paul A. Dayton, Zhen Xu, Xiaoning Jiang. Rotational Intravascular Multidirectional Ultrasound Catheter for Sonothrombolysis of Retracted Clots: An in Vitro and in Vivo Study. Engineering, 2024, 42(11): 245-254

开放获取：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.021