211service.com
En ultraljudsmask för att stoppa blödning på slagfältet
Amerikanska militären har börjat utveckla en ultraljuds-turniquet i ett försök att stoppa livshotande blödningar under strid.
Ultraljudsstuffar kan stoppa blodkärlen från att blöda ut genom icke-invasivt koagulerande blod med fokuserade ljudvågor. (Kredit: Philips Research)
Ringde Deep Bleeder akustisk koagulering (DBAC) programmet syftar det till att skapa en manschettliknande enhet som sveper runt en skadad lem. Istället för att applicera tryck på såret för att stoppa blodflödet, skulle enheten använda fokuserade strålar av ultraljud (ljudvågor över de hörbara frekvenserna) för att icke-invasivt koagulera kärl oavsett hur djupa de är.
Om ett större blodkärl träffas och mycket blod snabbt förloras kan en person dö på några minuter, säger Michael Pashley, chef för Ultrasound Imaging and Therapy på Philips Research i Briarcliff Manor, NY, en av grupperna som deltar i programmet.
Enligt Pentagon's Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) är dessa inre blödningsskador den vanligaste dödsorsaken för soldater på slagfältet, säger Pashley. Mot bakgrund av detta åtar DARPA upp till 51 miljoner dollar för projektet under fyra år, som ska spridas på ett antal olika forskningsorganisationer.
Ultraljudsturniqueten är avsedd att köpa tid, så att en läkare kan få patienten till en bättre utrustad medicinsk anläggning, säger Lawrence Crum , chef för Center for Industrial and Medical Ultrasound vid University of Washingtons Applied Physics Laboratory i Seattle, som har arbetat inom detta område i mer än ett decennium.
När manschetten väl applicerats på en skadad lem, upptäcker manschetten automatiskt och försluter sedan skadade blodkärl eller artärer genom att fokusera strålar av ultraljudsvågor mot såret för att koagulera det, i en process som kallas högintensivt fokuserat ultraljud , eller HIFU.
Ultraljudsvågor är vanligtvis ofarliga och studsar mot vävnad. Det är principen bakom sonogram, säger Crum. Men när ultraljudsvågorna fokuseras blir effekten radikalt annorlunda. Om man koncentrerar ultraljud på samma sätt som ljus kan man höja temperaturen, särskilt om vågen absorberas av vävnaden, säger han.
För att uppnå denna effekt måste frekvensen anpassas till att öka dess absorption av vävnaden, medan intensiteten måste vara ungefär en miljon gånger högre än avbildningsultraljud. När den appliceras på ett blödande sår liknar effekten kauterisering, säger Crum.
HIFU är redan godkänt i delar av världen för behandling av prostatacancer, medan kliniska prövningar pågår för att använda det för att behandla lever- och njurcancer. För cancerbehandling ableras tumörvävnaden med HIFU.
Att applicera det på blödning verkar vara ett vettigt nästa steg, säger Gail ter Haar , en fysiker vid Institute of Cancer Research's Therapeutic Ultrasound Team på Royal Marsden Hospital, nära London. Det är ambitiöst men det är ganska genomförbart, säger hon.
Omgivande vävnad kan skadas i processen, eftersom den kommer att värmas upp nära kokpunkten. Men blodkärlen förblir funktionella eftersom blodflödet i kärlet kyler väggen och på så sätt skyddar den, säger ter Haar. Så blodet runt öppningen koagulerar, medan blodet som passerar genom kärlen fortsätter att rinna.
Den biologiska genomförbarheten av denna teknik är väletablerad, säger Joseph Eichinger, president för Seattle-baserade AcousTx , som drevs ut från ett annat företag, Therus, för att delta i DARPAs forskningsprogram. Therus , också i Seattle, har också utvecklat sätt att använda ultraljud för att stoppa blödningar. I synnerhet utvecklas dess akustiska hemostassystem för att täta punkteringar i lårbensartären i ljumsken som orsakas som en del av hjärtkateterbehandlingar. Normalt måste dessa punkteringar ha ett kontinuerligt tryck på dem, och det kan ta från 30 minuter till flera timmar att täta, säger Eichinger. Med HIFU-metoden förseglas de på bara några sekunder.
I sin slutliga form kommer den akustiska manschetten att bestå av en lätt, flexibel enhet med både ultraljudsavbildningstransduktorer och terapeutiska transduktorer på insidan. Bildomvandlarna, som fungerar på samma sätt som sonogram, kommer att användas för att först identifiera vaskulaturen i en lem och lokalisera eventuella blödningar. De terapeutiska transduktorerna fokuseras sedan för att stoppa blodflödet.
Alla dessa förmågor har demonstrerats som separata delar, säger Eichinger – nu kommer det tekniska hindret att sätta ihop dem i ett paket som kan överleva påfrestningarna på ett slagfält. Det är en väldigt utmanande miljö, säger han. Det är svårt nog att ta en iPod in i Irak och få den att fungera. Värmen, fuktigheten, damm och bullriga elektromagnetiska miljön i strid kunde faktiskt inte vara längre från ett säkert och rent sjukhusbehandlingsrum.