במשך עשרות שנים, אולטרסאונד קשור לאבחון – סריקה שגרתית בחדר בית חולים, מוניטור המציג איברים, רקמות או תמונה ראשונה של תינוק. עם זאת, החוקרים בוחנים כעת את האולטרסאונד מנקודת מבט שונה לחלוטין. ממצאים חדשים של מדענים מאוניברסיטת קובנה לטכנולוגיה (KTU) מצביעים על כך שגלי אולטרסאונד עשויים לא רק לעזור לרופאים לראות את הגוף, אלא שאולטרסאונד בתדירות נמוכה משפיע ישירות על זרימת הדם – פוטנציאל לפתוח אפשרויות חדשות לתמוך בטיפול במחלות לב וכלי דם, מחלת אלצהיימר וסוכרת, ולהפחית את הצורך בהליכים פולשניים או תרופות בעתיד.
מה שהפתיע את החוקרים יותר מכל היה שאולטרסאונד לא השפיע על הדם בצורה אחת בלבד. המחקר שלהם הראה שתדרי צליל שונים יכולים לייצר השפעות הפוכות על תאי דם אדומים: הם יכולים לעודד את התאים להתקבץ יחד או להפריד אותם לתאים בודדים.
דרך לא פולשנית לשיפור חילופי החמצן
תאי דם אדומים, הנקראים גם אריתרוציטים, נוטים באופן טבעי ליצור אשכולות הפיכים המכונים אגרגטים. תהליך זה משפיע על צמיגות הדם – תכונה הקשורה באופן הדוק למחזור הדם ולהובלת חמצן בכל הגוף.
כאשר אריתרוציטים מתקבצים יחד בהשפעת אולטרסאונד בתדירות גבוהה, צמיגות הדם עולה, לחץ הדם והדופק עלולים לעלות, וחילופי החמצן הופכים פחות יעילים".
Vytautas Ostaševičius, המחבר הראשי של המחקר, פרופסור KTU
החוקרים מצאו כי אולטרסאונד בתדר גבוה יוצר גלים אקוסטיים עומדים המניעים אריתרוציטים לעבר אזורים בלחץ נמוך, ומקדמים צבירה.
אולטרסאונד בתדר נמוך, לעומת זאת, יוצר גלים אקוסטיים נעים היוצרים כוחות גזירה המסוגלים להפריד אריתרוציטים מצטברים לתאים בודדים.
הניסויים הוכיחו שאולטרסאונד בתדר נמוך יכול לנתק אגרגטים אריתרוציטים לתאים בודדים. "למיטב ידיעתנו, השפעה זו לא הוכחה בעבר", אומר Ostaševičius, מנהל מכון KTU למכטרוניקה.
כאשר אריתרוציטים נפרדים, מופיעים פערים ביניהם, אשר מפחיתים את צמיגות הדם, וכל פני התא יכולים להשתתף בחילופי החמצן.
הרעיון למחקר עלה במהלך מגיפת COVID-19, כאשר מדענים חיפשו דרכים לא פולשניות לתמוך בחולים שחווים סיבוכים נשימתיים חמורים.
"באותה תקופה, היה צורך דחוף בטיפולים שיוכלו לעזור לחולים במהירות וללא תרופות. התחלנו להתעניין אם אולטרסאונד יכול להעצים את האינטראקציה בין המוגלובין וחמצן בריאות", אומר Ostaševičius.
כדי לחקור זאת, הצוות חילק את הדם של החולים לכמה מאות דגימות, שנחשפו לאולטרסאונד בעוצמות שונות וחשפו את המוזרויות של ניתוק אריתרוציטים. תוך כדי לימוד התפשטות אולטרסאונד ברקמות ביולוגיות, הצוות השתמש בתאומים דיגיטליים כדי לפתח מתמר אולטרסאונד בתדר נמוך המסוגל לשלוח אותות אקוסטיים בערך פי ארבעה עמוק יותר לתוך רקמות ביולוגיות מאשר מכשירים רגילים. טכנולוגיה זו מוגנת כעת בפטנט בינלאומי.
יישומים פוטנציאליים במחלת אלצהיימר וטיפול בסוכרת
למרות שהטכנולוגיה נותרה בשלב מחקר מוקדם, החוקרים מאמינים כי ניתן יהיה ליישם אולטרסאונד בתדר נמוך בסופו של דבר במספר תחומים רפואיים שבהם זרימת הדם ואספקת חמצן ממלאים תפקיד חשוב.
אחד התחומים הנבדקים הוא טיפול בסרטן. מכיוון שרקמת הגידול חלשה יותר מבחינה מכנית מרקמה בריאה שמסביב, גלים אקוסטיים נעים נחקרים כדרך שעשויה לסייע להשפיע באופן סלקטיבי על מבני הגידול. עם זאת, מושג זה נמצא עדיין בשלב מחקר מוקדם.
"רמות חמצן נמוכות בגידולים נותרו אחד האתגרים העיקריים בטיפול בסרטן. אם ניתן לשפר את אספקת החמצן לרקמות באופן מקומי, זה עשוי לעזור להגביר את היעילות של טיפולים מסוימים", אומר Ostaševičius.
החוקרים רואים גם פוטנציאל בטיפול במחלת אלצהיימר, שם הגישה נידונה כדרך עתידית אפשרית לפתוח זמנית את מחסום הדם-מוח ובעתיד לשפר העברת תרופות ממוקדת לרקמת המוח.
לדברי פרופ' Ostaševičius, הטכנולוגיה יכולה לתמוך גם בטיפול בכיבים סוכרתיים בכף הרגל, כאשר הפרעה בזרימת הדם מקשה משמעותית על ריפוי פצעים. "באמצעות אולטרסאונד, ייתכן שניתן יהיה לשפר את זרימת הדם ברקמות המושפעות", הוא אומר.
יישומים עתידיים נוספים עשויים לכלול מתן תרופות ממוקדות וטיפולים תומכים למחלות לב וכלי דם וריאות.
למרות שהטכנולוגיה עדיין ניסיונית, החוקרים מאמינים שהממצאים שלהם מרחיבים את ההבנה של אולטרסאונד כיותר מאשר כלי אבחון. "העבודה שלנו מראה שאולטרסאונד יכול להשפיע בצורה מכנית על תכונות הדם. זה פותח אפשרויות לטיפולים לא פולשניים עתידיים שעשויים יום אחד להשלים טיפולים קיימים מבוססי תרופות וניתוחים", אומר Ostaševičius.
