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Un laccio emostatico ad ultrasuoni per fermare l'emorragia del campo di battaglia
L'esercito degli Stati Uniti ha iniziato a sviluppare un laccio emostatico ad ultrasuoni nel tentativo di fermare l'emorragia pericolosa per la vita durante il combattimento.
I lacci emostatici ad ultrasuoni potrebbero fermare l'emorragia dei vasi sanguigni coagulando il sangue in modo non invasivo utilizzando onde sonore focalizzate. (Credito: Philips Research)
chiamato il Coagulazione acustica con emorragia profonda (DBAC) programma, mira a creare un dispositivo simile a un bracciale che avvolge un arto ferito. Invece di applicare pressione sulla ferita per arginare il flusso di sangue, il dispositivo utilizzerà fasci di ultrasuoni focalizzati (onde sonore al di sopra delle frequenze udibili) per coagulare i vasi in modo non invasivo, indipendentemente dalla loro profondità.
Se viene colpito un grande vaso sanguigno e molto sangue viene perso rapidamente, una persona può morire in pochi minuti, afferma Michael Pashley, capo della divisione Ultrasound Imaging and Therapy presso Ricerca Philips a Briarcliff Manor, NY, uno dei gruppi che partecipano al programma.
Secondo la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Pentagono, queste lesioni emorragiche interne sono la principale causa di morte per i soldati sul campo di battaglia, afferma Pashley. Alla luce di ciò, DARPA sta impegnando fino a $ 51 milioni per il progetto in quattro anni, da distribuire tra una serie di diverse organizzazioni di ricerca.
Il laccio emostatico ad ultrasuoni ha lo scopo di guadagnare tempo, in modo che un medico possa portare il paziente in una struttura medica meglio attrezzata, afferma Lawrence Crum , direttore del Center for Industrial and Medical Ultrasound presso l'Applied Physics Laboratory dell'Università di Washington a Seattle, che lavora in questo campo da oltre un decennio.
Una volta applicato a un arto ferito, il bracciale rileverà automaticamente e quindi sigillerà vasi sanguigni o arterie danneggiati, focalizzando fasci di onde ultrasoniche sulla ferita per coagularla, in un processo noto come ultrasuoni focalizzati ad alta intensità o HIFU.
Le onde ultrasoniche sono generalmente innocue e rimbalzano sui tessuti. Questo è il principio alla base dei sonogrammi, afferma Crum. Ma quando le onde ultrasoniche sono focalizzate, l'effetto è radicalmente diverso. Se concentri gli ultrasuoni allo stesso modo della luce, puoi aumentare la temperatura, in particolare se l'onda viene assorbita dal tessuto, dice.
Per ottenere questo effetto, la frequenza deve essere orientata ad aumentare il suo assorbimento da parte dei tessuti, mentre l'intensità deve essere circa un milione di volte maggiore dell'imaging a ultrasuoni. Se applicato su una ferita sanguinante, l'effetto è simile alla cauterizzazione, dice Crum.
HIFU è già approvato in alcune parti del mondo per il trattamento del cancro alla prostata, mentre sono in corso studi clinici per usarlo per curare il cancro al fegato e ai reni. Per il trattamento del cancro, il tessuto tumorale viene ablato utilizzando l'HIFU.
Applicarlo al sanguinamento sembra un passo successivo sensato, dice Gail ter Haar , un fisico del Therapeutic Ultrasound Team dell'Institute of Cancer Research presso il Royal Marsden Hospital, vicino a Londra. È ambizioso ma è abbastanza realizzabile, dice.
Il tessuto circostante può essere danneggiato nel processo, poiché verrà riscaldato vicino al punto di ebollizione. Ma i vasi sanguigni rimangono funzionali perché il flusso sanguigno nel vaso raffredda la parete e quindi la protegge, dice ter Haar. Quindi il sangue intorno all'apertura si coagula, mentre il sangue che passa attraverso i vasi continua a fluire.
La fattibilità biologica di questa tecnologia è ben consolidata, afferma Joseph Eichinger, presidente di Seattle AcousTx , che è stata scorporata da un'altra società, Therus, per prendere parte al programma di ricerca della DARPA. Therus , sempre a Seattle, ha anche sviluppato modi per utilizzare gli ultrasuoni per fermare l'emorragia. In particolare, è in fase di sviluppo il suo sistema di emostasi acustica per sigillare le punture nell'arteria femorale dell'inguine che sono causate nell'ambito dei trattamenti con catetere cardiaco. Normalmente, queste forature devono essere sottoposte a pressione continua e possono essere necessarie da 30 minuti a diverse ore per sigillarle, afferma Eichinger. Con l'approccio HIFU, sigillano in pochi secondi.
Nella sua forma finale, il bracciale acustico sarà costituito da un dispositivo leggero e flessibile con trasduttori di imaging ad ultrasuoni e trasduttori terapeutici che rivestono i suoi interni. I trasduttori di imaging, che funzionano allo stesso modo dei sonogrammi, verranno utilizzati per identificare prima il sistema vascolare all'interno di un arto e localizzare eventuali sanguinamenti. I trasduttori terapeutici vengono quindi focalizzati per arginare il flusso sanguigno.
Tutte queste capacità sono state dimostrate come parti separate, afferma Eichinger: ora arriva l'ostacolo ingegneristico di metterle insieme in un pacchetto in grado di sopravvivere ai rigori di un campo di battaglia. È un ambiente molto impegnativo, dice. È già abbastanza difficile portare un iPod in Iraq e farlo funzionare. In effetti, il calore, l'umidità, la polvere e l'ambiente elettromagnetico rumoroso del combattimento non potrebbero essere più lontani da una stanza di cura ospedaliera sicura e pulita.