Un flujo adecuado de sangre dentro y fuera del cerebro es esencial para su buen funcionamiento. Un trombo o coágulo de sangre en un vaso sanguíneo del cerebro puede provocar derrames e infartos o ictus cerebrales. La hemorragia es potencialmente mortal, y la muerte de neuronas por falta de oxígeno y nutrientes puede provocar incapacidades graves. Los trombos son el enemigo y un equipo científico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU, Estados Unidos) ha creado el arma definitiva para eliminarlos: una herramienta que crea un tornado sónico capaz de descomponer los coágulos de sangre en el cerebro.
¿En qué consiste el vórtice de ultrasonidos?
La herramienta consta de un transductor especialmente diseñado para crear mediante ultrasonido un efecto de remolino y vórtice. El dispositivo también es lo suficientemente pequeño como para caber dentro de un catéter, que los médicos pueden introducir a través del sistema circulatorio hasta la ubicación del coágulo de sangre. Para probar la tecnología, los investigadores crearon un modelo impreso en 3D del seno venoso cerebral, donde colocaron un coágulo de sangre de vaca.
El "tornado" ultrasónico ofrece una solución más rápida en los modelos in vitro de trombosis del seno venoso cerebral (CVST) que las técnicas existentes actualmente disponibles para eliminar los coágulos (el sistema todavía no se ha probado en personas). "Según los datos disponibles, las intervenciones farmacéuticas para disolver los coágulos de sangre CVST tardan al menos 15 horas y un promedio de alrededor de 29 horas", informa el profesor Shi. “Durante las pruebas in vitro, pudimos disolver un coágulo de sangre agudo en menos de media hora”. De esta manera se podrían reducir enormemente los daños causados por los ictus y hemorragias.
"Nuestro trabajo anterior analizó varias técnicas que usan ultrasonido para eliminar los coágulos de sangre usando lo que son esencialmente ondas impulsadas hacia adelante", explica Xiaoning Jiang, coautor del estudio en un comunicado de la universidad. “Nuestro nuevo trabajo utiliza ultrasonido de vórtice, donde las ondas de ultrasonido tienen un frente de onda helicoidal”.
“En otras palabras, el ultrasonido se arremolina a medida que avanza”, describe Xiaoning, profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NCSU). "Según nuestras pruebas in vitro, este enfoque elimina los coágulos de sangre más rápidamente que las técnicas existentes, en gran parte debido a la tensión de cizalla inducida por la onda de vórtice".
![Ultrasonido de vórtice](data:image/svg+xml,%3Csvg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" viewBox="0 0 900 506"%3E%3C/svg%3E)
North Carolina State University
"El hecho de que nuestra nueva técnica funcione rápidamente es importante, porque los coágulos CVST aumentan la presión sobre los vasos sanguíneos del cerebro", agrega Chengzhi Shi, coautor del trabajo y profesor asistente de ingeniería mecánica en Georgia Tech. “Esto aumenta el riesgo de una hemorragia en el cerebro, lo que puede ser catastrófico para los pacientes”.
“Las técnicas existentes se basan en gran parte en intervenciones que disuelven el coágulo de sangre. Pero este es un proceso que requiere mucho tiempo. Nuestro enfoque tiene el potencial de abordar estos coágulos más rápidamente, reduciendo el riesgo para los pacientes”, añade.
“Otra razón por la que nuestro trabajo aquí es importante es que los tratamientos actuales para CVST fallan en el 20-40 % de los casos”, señala el profesor Xiaoning.
Los casos de coágulos de sangre en el cerebro están aumentando
Los CVST ocurren cuando se forma un coágulo dentro de las venas responsables de drenar la sangre fuera del cerebro. Las tasas de incidencia de CVST estuvieron entre dos y tres por cada 100.000 personas en los Estados Unidos en 2018 y 2019, pero la tasa de incidencia parece estar aumentando desde entonces.
Siempre existe el riesgo de daño durante cualquier cateterismo o intervención, pero la nueva herramienta podría causar menos lesiones que otras opciones. Por ejemplo, podría dañar el propio vaso sanguíneo.
Para despejar esta preocupación, los autores del estudio realizaron una serie de experimentos aplicando ultrasonido de vórtice a muestras de venas de sangre de animales. Esas pruebas no produjeron ninguna evidencia de daño infligido a las paredes de los vasos sanguíneos. Se realizaron más pruebas para evaluar si el ultrasonido de vórtice causó un daño significativo a los glóbulos rojos, pero no se observó ningún daño sustancial.
“El siguiente paso es que realicemos pruebas utilizando un modelo animal para establecer mejor la viabilidad de esta técnica para el tratamiento CVST”, dice el profesor Jiang. “Si esas pruebas tienen éxito, esperamos continuar con los ensayos clínicos”. El estudio ha sido publicado en la revista Research.