微型旋流取栓术利用设备转动产生的力以机械方式改变血栓的微观结构，能使血栓体积缩小95%，从而快速、安全地清除血栓。这种治疗方式让血栓的纤维蛋白网络变得稠密，同时释放红细胞，为治疗卒中等血栓导致的疾病提供了新的方向。

血栓引发的动脉或静脉阻塞会诱发严重时危及生命的疾病，比如：卒中和心脏病。机械血栓清除技术是一种微创技术，通过抽吸、回收、粉碎等方式清除血栓，目前广泛应用于需要恢复血液流动的病例中。然而，现实情况是，这类技术的失败率不低，尤其是当血栓由富含纤维蛋白的大血块引起时。传统血栓清除技术还会使血栓破裂或彻底破碎导致下游堵塞、再灌注不完全，临床效果差。这一点在治疗卒中时尤为重要，因为只有妥善地清除了血栓，卒中治疗才会有良好的临床效果，但目前能够做到妥善清除血栓的案例占比还不到50%。为了应对上述挑战，我们开发了微型旋流取栓术，为安全、有效地清除血栓提供了新思路。

我们知道，血栓主要由嵌入在纤维蛋白网络中的红细胞构成。由此，我们设计了微型旋流设备，直接靶向并修饰血栓的微观结构。这种设备总体上是一个中空圆柱体，我们为了提高其在血管中产生的吸力还附上了鳍片和狭缝。这种微型旋流设备转动时会产生一个流体场，将血栓牢牢吸附在壁上，传递压缩力和剪切力，从而使得纤维蛋白网络密度上升并释放红细胞。我们运用扫描电子显微镜确认设备提高了纤维蛋白网络密度并释放出红细胞，同时发现这种方法能使血栓体积缩小95%。至于剩下的那些小而密的纤维蛋白，抽吸出来并不困难。

人类血管模型和活体猪血管闭塞领域的研究表明，微型旋流设备可以快速减少血栓并稳定、可靠地使血流通畅。活体测试证实，这种设备能最大程度减少血栓碎块，甚至可以有效地缩小纯纤维蛋白凝块——密度最高、最难清除的一种血凝块，直接抽吸无法清除。猪模型活体测试则证明，微型旋流设备在全部31个血栓模型中的28个中都能完全或接近完全恢复血液流动（扩展版脑梗死溶栓评分，简称eTICI，得分2b -3），在24个模型中能完成血流重建（eTICI得分3），即便是最难处理的血块（红细胞含量30%且富含纤维蛋白）也不例外。作为对比，直接抽吸血栓清除技术只能在15个模型的7个中实现eTICI得分2b-3，在3个中实现eTICI得分3。值得一提的是，对于直接抽吸技术无法解决的全部6个模型，微型旋流设备都能做到完全恢复血液流动。毫无疑问，上述活体测试表明，相比传统的机械血栓清除技术，微型旋流设备通过缩小凝块能够更便捷、更快速、更可靠地清除血栓。

微型旋流取栓设备是第一种借助机械重组而非通过粉碎凝块结构清除血栓的技术。相较此前的各种技术，这是一步相当大的提升。

这种技术为改善卒中、肺栓塞、心脏病及其他血管疾病提供了大有前途的新一代治疗方案。

微型旋流取栓设备 图片上半部分是这种设备清除血栓的示意图。这种设备通过机械 方式提高了血栓纤维蛋白网络的密度，并通过转动产生的压缩力和剪切力挤出红细胞。这个过程可以让血栓体积缩小95%，从而更便捷、更快速地清除血栓。图片下半部分是使用这种设备清除血栓前后的照片和扫描电镜图像，结果验证了转动式血栓清除设备的工作原理。图片中的2毫米对应实际情况下的5微米

微型旋流取栓设备基于基本的机械原理、物理学原理，产生具有广泛应用潜力的流体场。除了清除血栓之外，这种经转动产生推力的设备还可以用于为在血管中游动的毫米尺度机器人导航，以便更好地执行手术或输送靶向药物。若是能够在工程上等比例放大，这种设备还可以凭借其推力驱动更庞大的系统，比如水下探测器。另外，这种设备产生的螺旋式流动和循环流动还可能用于治疗肾结石或其他病症。

当然，这种新设备还需要进行后续试验，尤其是能够验证其在人体内安全性和有效性的临床试验。同时，我们也在做微尺度建模，以便更好地研究转动过程中凝块纤维蛋白网络密度上升时的生物力学机制，从而进一步优化设备设计并扩展其潜在的医疗应用方向。

资料来源 Nature

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本文作者赵芮可是斯坦福大学机械工程系助理教授