استخدام الموجات فوق الصوتية لبناء أوعية دموية جديدة في الأنسجة الحية!

بناء أوعية دموية بالموجات فوق الصوتية

توصل الباحثون، بقيادة ديان داليكي ودينيس هوكينغ، إلى اكتشاف رائد يمكن أن يحدث ثورة في علاج الأمراض والإصابات التي تؤثر على تدفق الدم. حيث قاموا ببناء أوعية دموية بالموجات فوق الصوتية. تتمتع هذه التقنية المبتكرة بالقدرة على استعادة تدفق الدم في الأنسجة المتضررة من المرض والإصابات والجراحة الترميمية.

وقد أثبت فريق البحث بالفعل فعالية هذه التقنية في المختبر وفي دراساتهم المنشورة مؤخرًا، وأظهروا أنه يمكن أيضًا استخدام الأنماط الصوتية لإنتاج أوعية دموية جديدة مباشرة في الجسم. ومن خلال منحة قدرها 2 مليون دولار من المعاهد الوطنية للصحة، يقومون الآن بتحسين تقنيات التنميط الصوتي في الجسم الحي لجعل هذا العلاج حقيقة واقعة.

محتويات المقال :

تلف الأوعية الدموية

غالبًا ما يتم اعتبار الأوعية الدموية، وهي شبكة معقدة من الأنابيب التي تنقل الأكسجين والمواد المغذية إلى خلايانا، أمرًا مفروغًا منه حتى تتضرر. لكن عواقب تلف الأوعية الدموية يمكن أن تكون مدمرة. عندما تصاب الأوعية الدموية، فإنها يمكن أن تؤدي إلى مجموعة من أمراض القلب والسكتة الدماغية والجروح المزمنة.

في الواقع، تشير التقديرات إلى أن أكثر من 8.5 مليون شخص في الولايات المتحدة وحدها يعانون من مرض الشريان المحيطي (Peripheral artery disease). وهي حالة تؤدي فيها الأوعية الدموية الضيقة أو المسدودة إلى تقليل تدفق الدم إلى الساقين والذراعين.

ولكن ماذا يحدث بالضبط عند تلف الأوعية الدموية؟

عند إصابة وعاء دموي، تتعطل الخلايا البطانية (endothelial cells) التي تبطن جدار الوعاء الدموي، مما يؤدي إلى انخفاض تدفق الدم وتوصيل الأكسجين إلى الأنسجة المحيطة. وهذا يمكن أن يسبب موت الأنسجة، والالتهاب، مما يجعل من الصعب على الجسم شفاء نفسه. في بعض الحالات، يمكن أن يكون الضرر شديدًا لدرجة أنه يؤدي إلى البتر.

يمكن أن تؤدي الأوعية الدموية التالفة أيضًا إلى مجموعة من المضاعفات، بما في ذلك الألم المزمن والخدر والضعف. وفي بعض الحالات، يمكن أن يكون الضرر مهددًا للحياة، كما هو الحال في حالة تمدد الأوعية الدموية في الأبهري، حيث يمكن أن يتمزق جدار الوعاء الدموي الضعيف ويؤدي إلى نزيف داخلي.

على الرغم من شدة تلف الأوعية الدموية، تركز العلاجات الحالية غالبًا على إدارة الأعراض بدلاً من معالجة المشكلة الأساسية. ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة لاستعادة تدفق الدم وتعزيز نمو الأوعية الدموية الجديدة؟

تاريخ موجز للموجات فوق الصوتية في الطب

لقد قطعت تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية، التي تم تقديمها لأول مرة في الأربعينيات، شوطا طويلا في إحداث ثورة في مجال الطب. تم استخدامها في البداية للتطبيقات الصناعية، مثل التنظيف والكشف عن العيوب في المواد. وسرعان ما اكتشف العلماء إمكاناتها في التصوير الطبي. تم تطوير أول جهاز الموجات فوق الصوتية الطبية في الخمسينيات، ومنذ ذلك الحين، أصبح أداة لا غنى عنها لتشخيص ومراقبة الحالات الطبية المختلفة.

في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، حققت تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية قفزة كبيرة إلى الأمام مع إدخال تخطيط الصدى الدوبلري (Doppler ultrasonography). وقد مكنت تلك التقنية الأطباء من قياس تدفق الدم والكشف عن مشاكل الأوعية الدموية. وأعقب ذلك تطوير الموجات فوق الصوتية عالية التردد، والتي قدمت صورًا عالية الدقة وسمحت بتشخيص أكثر دقة.

في التسعينيات والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين، استمرت تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية في التطور مع إدخال تقنيات متقدمة مثل الموجات فوق الصوتية المعززة بالتباين (Contrast-enhanced ultrasound) والتصوير المرن (Elastography). وقد مكنت هذه التطورات الأطباء من رؤية الأوعية الدموية واكتشاف تدفق الدم بشكل أكثر فعالية. مما أدى إلى تحسين تشخيص وعلاج أمراض القلب والأوعية الدموية.

اليوم، تُستخدم تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية في مجموعة واسعة من التطبيقات الطبية، بدءًا من رعاية ما قبل الولادة وحتى تشخيص السرطان. إن طبيعتها غير الغازية والخالية من الإشعاع جعلتها بديلاً جذابًا لطرائق التصوير الأخرى.

بناء أوعية دموية بالموجات فوق الصوتية

قام الفريق، بقيادة ديان داليكي ودينيس هوكينغ، بتطوير تقنية جديدة تستخدم قوة الإشعاع الصوتي (Acoustic radiation force)، وهي أحد مكونات مجالات الموجات فوق الصوتية، لتنظيم الخلايا البطانية. والخلايا البطانية هي اللبنات الأساسية للأوعية الدموية، وتم تنظيمها في أنماط تعزز نمو شبكات أوعية دموية جديدة. ومن خلال ضبط تردد مجالات الصوت، يمكنهم التحكم في المسافة بين الخلايا. بالإضافة إلى إنشاء أنواع مختلفة من أشكال الأوعية الدموية.

تشبه هذه العملية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ولكن بدلاً من طبقات المواد، يستخدم الباحثون الموجات الصوتية لترتيب الخلايا بنمط معين. تتمتع هذه الابتكارات بالقدرة على إحداث ثورة في مجال هندسة الأنسجة، مما يتيح إنشاء هياكل أنسجة معقدة تحاكي الأوعية الدموية الطبيعية للجسم.

تتمتع هذه التكنولوجيا الرائدة بالقدرة على إحداث تحول في مجال الطب التجديدي، مما يتيح تكوين أوعية دموية جديدة مباشرة في الجسم. وبدلاً من زرع أنسجة هندسية خارج الجسم ثم وضعها داخل الجسم، يهدف الباحثون إلى تحفيز تكوين أوعية دموية جديدة في الموقع المستهدف، باستخدام الموجات فوق الصوتية لتحفيز نمو أوعية جديدة. يمكن أن يكون لهذا النهج تأثير كبير على علاج الحالات الطبية المختلفة، بما في ذلك التئام الجروح، وجراحات السرطان، والعمليات الجراحية الترميمية.

مستقبل هذه التكنولوجيا الواعدة

إن التداعيات مذهلة. بالنسبة للمرضى الذين يخضعون للجراحة الترميمية، سيتم تقليل مخاطر موت الأنسجة والمضاعفات الأخرى بشكل كبير. سوف تلتئم الجروح بشكل أسرع، وستنخفض الحاجة إلى تكرار العمليات الجراحية. في سياق علاج السرطان، فإن القدرة على استعادة تدفق الدم إلى الأنسجة التالفة ستؤدي إلى تحسين نتائج المرضى ونوعية الحياة.

لهذه التكنولوجيا القدرة على تغيير الطريقة التي نتعامل بها مع هندسة الأنسجة والطب التجديدي. حيث سنكون قادرين على تنمية أوعية دموية جديدة حسب الطلب، ومصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات المحددة لكل مريض. الاحتمالات لا حصر لها، وقد بدأ فريق جامعة روتشستر للتو.