Lors du traitement d'un accident vasculaire cérébral ischémique – où un caillot bloque le flux d'oxygène vers le cerveau – chaque minute compte. Plus les médecins peuvent éliminer rapidement le caillot et restaurer le flux sanguin, plus les cellules cérébrales survivront et plus les patients sont susceptibles d'avoir un bon résultat. Mais les technologies actuelles ne suppriment que les caillots sur le premier essai environ 50% du temps, et dans environ 15% des cas, ils échouent complètement.
Des chercheurs de Stanford Engineering ont développé une nouvelle technique appelée thrombectomie de swinner qui pourrait améliorer considérablement les taux de réussite dans le traitement des accidents vasculaires cérébraux, ainsi que les crises cardiaques, les embolies pulmonaires et d'autres maladies liées au caillot. Dans un article publié le 4 juin Natureles chercheurs ont utilisé à la fois des modèles d'écoulement et des études animales pour montrer que le swinner Milli surpasse considérablement les traitements disponibles et offre une nouvelle approche pour l'élimination rapide, facile et complète des caillots.
Pour la plupart des cas, nous doublons plus que l'efficacité de la technologie actuelle, et pour les caillots les plus difficiles – que nous supprimons seulement 11% du temps avec les appareils actuels – nous ouverts l'artère sur le premier essai 90% du temps. C'est incroyable. Il s'agit d'une technologie de changement de mer qui améliorera considérablement notre capacité à aider les gens. «
Jeremy Heit, coauteur, Chef de la neuroimagerie et neurointervention à Stanford et professeur agrégé de radiologie
Profiter des enchevêtrements
Les caillots sanguins sont maintenus ensemble par des enchevêtrements de fibrine, une protéine dure et du fil qui piège les globules rouges et d'autres matériaux pour former une touffe collante. En règle générale, les médecins essaient de les retirer en insérant un cathéter dans l'artère et en aspirant le caillot ou en le cordant avec un treillis métallique. Mais ces méthodes ne fonctionnent pas toujours et peuvent casser les fils de fibrine, provoquant la rupture des morceaux du caillot et se logent dans de nouveaux endroits plus difficiles à atteindre.
Avec la technologie existante, il n'y a aucun moyen de réduire la taille du caillot. Ils comptent sur la déformation et la rupture du caillot pour l'enlever. Ce qui est unique à propos du Milli-Spinner, c'est qu'il applique des forces de compression et de cisaillement pour rétrécir l'ensemble du caillot, réduisant considérablement le volume sans provoquer de rupture. «
Renee Zhao, professeur adjoint de génie mécanique et auteur principal sur le journal
Le Milli-Spinner, qui atteint également le caillot à travers un cathéter, se compose d'un long tube creux qui peut tourner rapidement, avec une série de nageoires et de fentes qui aident à créer une aspiration localisée près du caillot. Cela applique deux forces – compression et cisaillement – pour rouler les fils de fibrine dans une balle serrée sans les casser.
Imaginez une boule en vrac de fibres de coton (ou une poignée de cheveux longs tirés d'une brosse à cheveux, si vous préférez). Si vous le pressez entre vos paumes (compression) et que vous frottez vos mains en cercle (cisaillement), les fibres deviendront de plus en plus emmêlées dans une boule plus petite et plus dense. Le Spinner Milli est capable de faire la même chose aux fils de fibrine dans un caillot, en utilisant l'aspiration pour comprimer le caillot contre l'extrémité du tube et tourner rapidement pour créer le cisaillement nécessaire.
Zhao et ses collègues ont montré que le Milli-Spinner pouvait réduire un caillot à 5% de son volume d'origine. Le processus secoue librement les globules rouges, qui se déplacent normalement dans le corps une fois qu'ils ne sont pas piégés dans la fibrine, et la boule de fibrine désormais petite est aspirée dans le million de swinner et hors du corps.
« Cela fonctionne si bien, pour un large éventail de compositions et de tailles de caillot », a déclaré Zhao. « Même pour des caillots riches en fibrine, qui sont impossibles à traiter avec les technologies actuelles, notre million de swinner peut les traiter en utilisant ce concept de mécanique simple mais puissant pour densifier le réseau de fibrine et rétrécir le caillot. »
Un succès surprenant
Le design Milli-Spinner est une extension des travaux de Zhao sur les Millirorobots – de minuscules robots à base d'origami conçus pour nager à travers le corps pour dispenser la médecine ou aider à des diagnostics. La structure creux en rotation avec des nageoires et des fentes était conçue comme un mécanisme de propulsion, mais lorsque les chercheurs ont réalisé qu'il créait également une aspiration localisée, ils ont décidé de voir s'il pouvait également avoir d'autres utilisations.
« Au début, nous nous sommes simplement demandé si cette aspiration pouvait aider à éliminer un caillot sanguin », a déclaré Zhao. « Mais lorsque nous avons testé le spinner sur un caillot, nous avons observé un changement de couleur de caillot frappant, du rouge au blanc, ainsi qu'une réduction spectaculaire de volume. Honnêtement, c'était comme de la magie. Nous n'avons pas complètement compris le mécanisme à l'époque. »
Intrigués par cette réponse de caillot inattendue et sans précédent, les chercheurs ont décidé de découvrir le mécanisme sous-jacent, puis ont passé des centaines d'itérations de conception pour rendre le Milli-Spinner aussi efficace et efficace que possible. Mais ils n'ont pas oublié ses possibilités de propulsion. Zhao et ses collègues travaillent également sur une version non attachée du Milli-Spinner qui pourrait nager librement à travers les vaisseaux sanguins pour cibler et traiter les caillots.
Bien qu'ils se soient d'abord concentrés sur le traitement des caillots sanguins, il existe de nombreuses autres utilisations potentielles pour le Milli-Spinner, a déclaré Zhao. Elle et son équipe travaillent déjà sur l'utilisation de l'aspiration localisée du Milli-Spinner pour capturer et éliminer les fragments de pierre rénaux.
« Nous explorons d'autres applications biomédicales pour la conception de mille-filet, et même des possibilités au-delà de la médecine », a déclaré Zhao. « Il y a des opportunités très excitantes à venir. »
Connaissant la différence que cela pourrait faire pour les patients atteints d'AVC et ceux qui souffrent d'autres maladies liées au caillot sanguin, Zhao, HEIT et leurs collègues espèrent faire approuvé la thrombectomie de gigantesque-spinner pour une utilisation des patients dès que possible. Ils ont lancé une nouvelle entreprise qui oblige la technologie de Stanford afin de développer et de la mettre sur le marché, avec des essais cliniques prévus pour un avenir proche.
« Ce qui rend cette technologie vraiment excitante, c'est son mécanisme unique pour remodeler activement et compacter les caillots, plutôt que de simplement les extraire », a déclaré Zhao. « Nous travaillons pour mettre cela en milieu clinique, où cela pourrait augmenter considérablement le taux de réussite des procédures de thrombectomie et sauver la vie des patients. »
