Pequeno dispositivo rotativo oferece uma forma inovadora para remover coágulos sanguíneos e tratar o AVC

Ao tratar um acidente vascular cerebral¹ isquêmico², em que um coágulo³ bloqueia o fluxo de oxigênio para o cérebro⁴, cada minuto conta. Quanto mais rápido os médicos conseguirem remover o coágulo³ e restaurar o fluxo sanguíneo, mais células⁵ cerebrais sobreviverão e maior a probabilidade dos pacientes terem um bom resultado. Mas as tecnologias atuais só removem coágulos com sucesso na primeira tentativa em cerca de 50% das vezes e, em cerca de 15% dos casos, falham completamente.

Pesquisadores da Stanford Engineering desenvolveram uma nova técnica para remover coágulos sanguíneos, chamada trombectomia milli-spinner, que apresentou mais que o dobro de eficácia em relação às técnicas atuais. A tecnologia pode melhorar significativamente as taxas de sucesso no tratamento de AVCs, bem como ataques cardíacos, embolia⁶ pulmonar e outras doenças relacionadas a coágulos.

Em um artigo publicado na revista Nature, os pesquisadores usaram modelos de fluxo e estudos em animais para mostrar que o milli-spinner supera significativamente os tratamentos disponíveis e oferece uma nova abordagem para a remoção rápida, fácil e completa de coágulos.

O dispositivo de trombectomia milli-spinner utiliza forças induzidas por rotação para modificar mecanicamente a microestrutura do coágulo³ sanguíneo, reduzindo seu volume em até 95% para uma remoção rápida e segura. Ao densificar a rede de fibrina⁷ do coágulo³ e liberar hemácias⁸, ele oferece uma nova estratégia para aumentar as taxas de sucesso em tratamentos de bloqueios por coágulos sanguíneos, como no AVC.

“Na maioria dos casos, estamos mais que dobrando a eficácia da tecnologia atual e, para os coágulos mais resistentes, que removemos apenas cerca de 11% das vezes com os dispositivos atuais, conseguimos abrir a artéria⁹ na primeira tentativa em 90% dos casos”, disse o co-autor Jeremy Heit, chefe de Neuroimagem e Neurointervenção em Stanford e professor associado de radiologia. "É inacreditável. Esta é uma tecnologia revolucionária que melhorará drasticamente nossa capacidade de ajudar as pessoas."

Os coágulos sanguíneos são mantidos unidos por emaranhados de fibrina⁷, uma proteína resistente e filamentosa que retém glóbulos vermelhos e outros materiais, formando um aglomerado pegajoso. Normalmente, os médicos tentam removê-los inserindo um cateter na artéria⁹ e aspirando o coágulo³ ou prendendo-o com uma tela metálica. Mas esses métodos nem sempre funcionam e podem romper os fios de fibrina⁷, fazendo com que pedaços do coágulo³ se soltem e se alojem em locais novos e mais difíceis de alcançar.

“Com a tecnologia existente, não há como reduzir o tamanho do coágulo³. Eles dependem da deformação e ruptura do coágulo³ para removê-lo”, disse Renee Zhao, professora assistente de engenharia mecânica e autora sênior¹⁰ do artigo. “O que torna o milli-spinner único é que ele aplica forças de compressão e cisalhamento¹¹ para encolher todo o coágulo³, reduzindo drasticamente o volume sem causar ruptura.”

Leia sobre "Como se dá a coagulação¹² sanguínea", "Trombofilia¹³ - tendência a formar coágulos" e "Distúrbios da coagulação¹² sanguínea".

O milli-spinner, que também alcança o coágulo³ por meio de um cateter, consiste em um tubo longo e oco que pode girar rapidamente, com uma série de aletas e fendas que ajudam a criar uma sucção localizada perto do coágulo³. Isso aplica duas forças – compressão e cisalhamento¹¹ – para enrolar os fios de fibrina⁷ em uma bola compacta sem quebrá-los.

Imagine uma bola solta de fibras de algodão (ou um punhado de cabelos longos puxados de uma escova de cabelo¹⁴, se preferir). Se você pressioná-la entre as palmas das mãos¹⁵ (compressão) e esfregá-las em um círculo (cisalhamento¹¹), as fibras se emaranharão cada vez mais, formando uma bola menor e mais densa. O milli-spinner consegue fazer o mesmo com os fios de fibrina⁷ de um coágulo³, usando sucção para comprimir o coágulo³ contra a extremidade do tubo e girando rapidamente para criar o cisalhamento¹¹ necessário.

Zhao e seus colegas demonstraram que o milli-spinner conseguia reduzir um coágulo³ a apenas 5% do seu volume original. O processo libera os glóbulos vermelhos, que se movem normalmente pelo corpo quando não estão presos na fibrina⁷, e a agora minúscula bola de fibrina⁷ é sugada para dentro do milli-spinner e para fora do corpo.

“Funciona muito bem para uma ampla gama de composições e tamanhos de coágulos”, disse Zhao. “Mesmo para coágulos resistentes e ricos em fibrina⁷, que são impossíveis de tratar com as tecnologias atuais, nosso milli-spinner pode tratá-los usando este conceito mecânico simples, porém poderoso, para densificar a rede de fibrina⁷ e encolher o coágulo³.”

Embora tenham se concentrado inicialmente no tratamento de coágulos sanguíneos, existem muitos outros usos potenciais para o milli-spinner, disse Zhao. Ela e sua equipe já estão trabalhando no uso da sucção localizada do milli-spinner para capturar e remover fragmentos¹⁶ de cálculos renais.

“Estamos explorando outras aplicações biomédicas para o design do milli-spinner e até mesmo possibilidades além da medicina”, disse Zhao. “Há algumas oportunidades muito promissoras pela frente.”

Cientes da diferença que isso pode fazer para pacientes¹⁷ com AVC e outras doenças relacionadas a coágulos sanguíneos, Zhao, Heit e seus colegas esperam que a trombectomia com milli-spinner seja aprovada para uso em pacientes o mais rápido possível.

“O que torna essa tecnologia realmente interessante é seu mecanismo exclusivo para remodelar e compactar coágulos ativamente, em vez de apenas extraí-los”, disse Zhao. “Estamos trabalhando para levar isso para ambientes clínicos, onde poderá aumentar significativamente a taxa de sucesso dos procedimentos de trombectomia e salvar vidas de pacientes.”

Confira a seguir o resumo do artigo publicado.

Trombectomia Milli-spinner

O bloqueio induzido por coágulos em artérias¹⁸ ou veias¹⁹ pode causar condições médicas graves. A trombectomia mecânica é uma técnica minimamente invasiva usada para tratar acidente vascular cerebral¹ isquêmico², infarto do miocárdio²⁰, embolia⁶ pulmonar e doença vascular periférica²¹, removendo coágulos por aspiração, remoção de stent ou mecanismos de corte.

No entanto, os métodos atuais de trombectomia mecânica falham na remoção de coágulos em 10 a 30% dos pacientes, especialmente no caso de coágulos grandes e ricos em fibrina⁷. Esses métodos também podem romper e fragmentar coágulos, causando êmbolos distais²² e desfechos desfavoráveis.

Para superar esses desafios, desenvolveu-se a trombectomia milli-spinner, que utiliza um conceito mecânico simples, porém inovador, para modificar a microestrutura do coágulo³, facilitando sua remoção.

O milli-spinner funciona densificando mecanicamente a rede de fibrina⁷ do coágulo³ e liberando hemácias⁸ por meio de compressão e forças de cisalhamento¹¹ induzidas por rotação. Ele pode reduzir o volume do coágulo³ em 95% para uma remoção fácil e rápida.

Testes in vitro em modelos de fluxo arterial pulmonar e cerebral e experimentos in vivo em modelos suínos demonstram que o milli-spinner alcança a redução ultrarrápida de coágulos e a revascularização de alta fidelidade, superando a trombectomia por aspiração.

A trombectomia por milli-spinner modifica diretamente a microestrutura do coágulo³ para facilitar sua remoção, melhorando as taxas de sucesso da trombectomia mecânica em comparação com os métodos atuais que dependem da ruptura ou corte do coágulo³.

Essa abordagem oferece uma nova direção promissora para dispositivos de trombectomia mecânica, especialmente para o tratamento de acidente vascular cerebral¹ isquêmico², embolia⁶ pulmonar e trombose²³ periférica.