Sonothrombolysis: an investigation into its mechanisms and biological effects (2024)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, VITORIA SOFIA BARRA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PTC
- Subjects: EQUAÇÕES DIFERENCIAIS; SIMULAÇÃO; ULTRASSOM
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O infarto agudo do miocárdio é uma das principais causas de morte no mundo, apesar de esforços continuados para aprimorar o cuidado ao paciente. Na raiz dessa doença encontra-se a obstrução de uma artéria coronária, comumente engendrada pela formação aguda de um trombo sobre uma placa aterosclerótica desenvolvida cronicamente. Uma nova intervenção para o tratamento dessa emergência médica vem ganhando proeminência: a trombólise por ultrassom, ou sonotrombólise. Um procedimento de sonotrombólise se baseia na transformação da energia fornecida por um transdutor de ultrassom em uma oscilação volumétrica de diminutas bolhas gasosas injetadas na circulação sanguínea, ao que se denomina cavitação acústica. Através da indução de microcorrentes de sangue, microjatos de sangue e ondas de choque, essa cavitação pode degradar trombos e restaurar o fluxo sanguíneo ao coração. Neste trabalho tencionamos, através de três linhas de pesquisa complementares, responder a questões fundamentais atinentes ao desenvolvimento de um dispositivo de ultrassom especializado para a sonotrombólise. (I.) Construindo sobre um sofisticado modelo de dinâmica de bolhas, até onde sabemos objeto de pouca atenção prévia em estudos de cavitação clinicamente orientada, desenvolvido por F. Gilmore para bolhas com uma fronteira gáslíquido livre, e incorporando desenvolvimentos mais recentes condensados em um modelo por Marmottant et al. para bolhas envoltas por uma casca fosfolipídica uma característica comum em bolhas de sonotrombólise , um novo modelo de bolha é desenvolvido nesta tese, chamado aqui modelo de GilmoreMarmottant. Esse novo modelo é mais robusto que o original de Marmottant, em termos de base teórica e susceptibilidade a solução numérica, e mais relevante para a sonotrombóliseque o original de Gilmore; e, em experimentos numéricos que realizamos, também se mostrou consistente entre cenários de simulação e com outros modelos e expectativas teóricas. A derivação do modelo de GilmoreMarmottant exemplifica um procedimento sistemático por que outros modelos de bolha encapsulada atualmente usados induzem matematicamente análogos gilmoreanos mais vantajosos. (II.) Para detectar sinais de cavitação inercial, um subtipo violento de cavitação acústica que é importante para a sonotrombólise, no som emanado por bolhas cavitantes, mesmo quando as bolhas estão em posições arbitrárias e desconhecidas no espaço, nós tomamos o índice de cavitação inercial e a entropia de Wiener (ou medida de planicidade espectral), duas métricas de certos atributos espectrais de sons, e as generalizamos em uma família de métricas de atividade inercial. Em experimentos numéricos, membros selecionados dessa nova família se provaram menos sensíveis que ambas as métricas originais a variações na posicão espacial das bolhas de cavitação, conseguindo assim mais plenamente desacoplar a identificação de inercialidade dos efeitos da atenuação sonora. Essa robustez aumentada sugere que métricas da família aqui formulada possam ser usadas com vantagem para a regulação por retroalimentação de um sistema de sonotrombólise. (III.) Finalmente, buscamos detectar parâmetros de operação para um sistema de ultrassom que possam maximizar o efeito terapêutico da sonotrombólise enquanto minimizam o risco de efeitos lesivos a tecidos sadios. Em simulações numéricas, uma insonação otimamente equilibrada ente eficácia e segurança foiobtida fazendo-se com que um transdutor em arranjo faseado (phased array) mirasse em múltiplos pontos focais até sessenta e quatro e possivelmente mais em cada uma de pelo menos duas profundidades no tórax do paciente. Muitas configurações subótimas também se revelaram aceitáveis, indicando que parâmetros-chave do sistema exibem uma janela terapêutica larga, e reforçando a viabilidade prática de um dispositivo especificamente fabricado para sonotrombólise.
- Imprenta:
- Data da defesa: 24.09.2024
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ABNT
SOUZA, Vitória Sofia Barra. Sonothrombolysis: an investigation into its mechanisms and biological effects. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3154/tde-10022025-092749/. Acesso em: 10 mar. 2026. -
APA
Souza, V. S. B. (2024). Sonothrombolysis: an investigation into its mechanisms and biological effects (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3154/tde-10022025-092749/ -
NLM
Souza VSB. Sonothrombolysis: an investigation into its mechanisms and biological effects [Internet]. 2024 ;[citado 2026 mar. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3154/tde-10022025-092749/ -
Vancouver
Souza VSB. Sonothrombolysis: an investigation into its mechanisms and biological effects [Internet]. 2024 ;[citado 2026 mar. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3154/tde-10022025-092749/
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