专访赵芮可：用微型血栓机器人缩小血栓体积，或成脑梗治疗新突破

美国斯坦福大学赵芮可助理教授团队创新性地设计了一种高效清除血栓的新方法，并可有效避免血栓破裂，可用于治疗缺血性中风、脑梗、心梗、肺栓塞等。

研究人员开发了一种微型旋转器取栓术（Milli-spinner thrombectomy），通过旋转产生压缩和剪切力，显著改变血栓微观结构并释放红细胞，直接将血栓体积缩小 95%。

血栓是一种由纤维蛋白（fibrin）组成，类似聚合物的网状结构。简单来理解该技术的实现过程：就像将一团松软的棉球压在双手掌心，在不断旋转摩擦作用下，其被揉搓成一个结构更致密和体积更小的棉球。

实验结果显示，这项技术在处理纯纤维蛋白血栓时，能够在 10 秒内将血栓体积减少超过 50%，并在 15 秒内完全移除血栓。

图丨赵芮可（右）在实验室（来源：赵芮可）

日前，相关论文以《微型旋流取栓术》（milli-spinner thrombectomy）为题发表在 Nature[1]。斯坦福大学博士生 Yilong Chang 是第一作者，赵芮可（Ruike Renee Zhao）助理教授担任通讯作者。

图丨相关论文（来源：Nature）

现有取栓方法：失败率高且预后不良

脑梗（即脑梗死）是脑部血液供应中断导致脑组织损伤的疾病，其中常见类型包括脑血栓和脑栓塞等。其中，脑血栓因脑动脉粥样硬化局部血栓形成；而脑栓塞并不是从脑中生长形成，而是体内其他处血栓破裂后随血流进入脑动脉。血栓面积通常大于脑血管，因此会导致脑血管堵塞。

溶栓是处理脑梗血栓常见的一种方法，脑梗治疗时间窗是在患者出现症状后的 4.5 小时之内。如果在该时间内将患者送到医院，通过静脉注射溶栓酶，可慢慢将血栓溶解，其过程需要持续 2 到 3 天。

但如果患者出现症状后未在该时间内送往医院，由于患者脑中已产生一部分缺血坏死的脑组织，如果仍采用溶栓的方式易引发出血性脑梗。目前，更常用的治疗方式是机械取栓（MT，Mechanical Thrombectomy），它可以将治疗时间窗扩展到患者出现症状的 24 小时之内。

目前，两种主流的 MT 方式是抽吸法和支架取栓：抽吸法是像吸尘器那样将血栓“吸”出来；而支架取栓则是一种类似针状的装置，其穿过血栓展开，嵌入和包裹的方式将其拉到导管中。

但这种取栓方式面临的问题是，要把又大又硬的血栓拉进或吸进导管时，唯一的办法是使血栓变形或撕裂，并且这种方法的失败率约 10% 至 30%。

另一方面，即使能把血栓的一部分取出来，在抽吸过程中血栓破裂后，剩余的一些小血栓会顺着血流堵到更小的血管中，而其很有可能是导管无法进入的地方。

更高效和更安全的纯机械取栓方法

该技术的创新之处在于完全不会撕裂血栓，其采取的方式是直接缩小血栓的尺寸——将血栓体积减小到本身的 5%。

赵芮可对 DeepTech 表示：“它的原理是通过 milli-spinner 和纤维网络的相互作用，改变血栓的微观结构，让纤维致密化来减小血栓体积。此前从来没有人这样做过，因为这听起来不太现实。”

图丨微型旋转器（来源：赵芮可）

在研究初始阶段，研究团队基于之前的工作，制备了一个通过旋转产生局部吸力的设备。基于该想法，研究人员将其缩小到介入设备，他们想了解，通过旋转方式产生高度局部应力是否能够用来吸血栓。后来，他们发现了一种很有趣的现象：其能够让部分血栓的颜色从红色变为白色，还改变了血栓的体积。

尽管研究最初方向并不是改变血栓微观结构，但这种现象让研究人员完全出乎预料。“于是，我们用扫描电子显微镜进一步观察血栓到底发生了什么——这才发现它的微观结构发生了显著变化。”赵芮可表示。

研究团队开发的新型设备通过 milli-spinner 和血栓产生相互作用，因其中纤维被很大程度致密化，并且红细胞被挤出，这正是导致血栓体积显著缩小的重要原因。

图丨微型旋转器取栓术的基本原理和设计（来源：Nature）

在整个研究过程中，研究团队同步申请了很多相关专利。他们收到的最多问题是：你们是通过什么样的方式实现它的？是不是旋转过程中的离心力产生的效果？

为厘清这种现象背后的机理，研究人员投入了很多时间。他们想弄清楚，具体是通过怎样的机械方式而非化学方式，实现了对血栓微观结构的显著改变。

研究团队通过一系列实验进行验证：让血栓处于高速旋转状态，但发现它并没有产生任何体积方面的变化。后来，基于更多其他实验以及体外的肺动脉和脑动脉血流模型，证明血栓在与研究团队所设计的旋转器直接接触后，在旋转过程中产生压缩和剪切力，通过将微观结构致密化实现了血栓体积的大幅度缩小。

（来源：Nature）

具体而言，当旋转器和血栓接触时，因为旋转产生的剪切力导致接触面的纤维会被瞬间致密化。在剪切力和各方向旋转的共同作用下，血栓的微观结构被显著改变，最终呈现出体积非常小的、纯白色的纤维核心。

赵芮可表示：“我们为了获大量的验证效果，使用了 12 头猪作为动物模型。在首次尝试中实现血管再通的成功率达到 90.3%，完全再通的成功率为 77.4%，远高于现有的直接抽吸取栓技术。”

计算流体动力学模拟显示，当转速达到 4 万 rpm 时，一个直径为 6.5 毫米的全血凝块在 10 秒内可实现 70% 的体积缩减，最终实现的缩减体积达 90%。

图丨微型旋转器取栓术在猪模型中的体内实验结果（来源：Nature）

据介绍，该研究中涉及大量的物理科学内容，但让人意外的是，论文审稿人由三位医生担任。“让我觉得非常感激的是，三位审稿人都对这项创新技术给出了正面评价，并且我们在回复审稿意见的过程中，也看到了临床对技术应用的迫切需求。”赵芮可表示。

据了解，该团队计划在几年内将这项技术进行脑梗方面的人体试验，并计划在接下来的研究阶段中，对治疗大块肺栓塞的情况进行探索，他们希望通过新技术造福更多患者。

参考资料：

1.Chang, Y., Wu, S., Li, Q. et al. Milli-spinner thrombectomy. Nature 642, 336–342 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09049-0

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