撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

動脈或靜脈中由血栓引起的阻塞可能會導致嚴重的健康問題。機械血栓切除術是一種微創技術，用于治療缺血性中風、心肌梗死、肺栓塞和外周血管疾病，通過抽吸、支架取栓器或切割機制清除血栓。

例如，在治療缺血性中風（即血栓阻塞了大腦的氧氣供應）時，每一分鐘都至關重要。醫生越快清除血栓并恢復血液流動，存活的腦細胞就越多，患者獲得良好預后的可能性也就越大。

然而，目前的機械血栓切除術在 10%-30% 的患者中無法成功清除血栓，尤其是對于那些血栓體積大且富含纖維蛋白的情況。此外，這些方法還可能使血栓破裂和碎裂，導致遠端栓塞和不良結局。

2025 年 6 月 4 日，斯坦福大學趙芮可團隊（Yilong Chang為第一作者）在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為 ： Milli-spinner thrombectomy 的研究論文。

該研究開發出了一種清除血栓的新技術——微型旋流取栓術（Milli-spinner thrombectomy），其效果是現有技術的 2 倍多，為快速、簡便且徹底清除血栓提供了新途徑，有望顯著提高治療中風、心臟病發作、肺栓塞以及其他與血栓相關疾病的治療成功率。

研究團隊表示，在大多數情況下，微型旋流取栓術是現有技術效果的 2 倍多，而對于最難處理的血栓，使用目前的設備和技術將其清除的概率只有約 11%，而使用微型旋流取栓術，首次嘗試就能使動脈暢通的概率達到 90%。這簡直令人難以置信。這是一項變革性的技術，將極大地提升幫助患者的能力。

血栓由纖維蛋白纏結而成，這是一種堅韌的絲狀蛋白質，能將紅細胞和其他物質困住形成“黏糊糊”的團塊。通常，醫生會將導管插入動脈，通過抽吸或用金屬絲網套住的方式來清除血栓。但這些方法并非總是奏效，而且可能會扯斷纖維蛋白絲，導致血栓碎裂，這些血栓殘片可能會卡在新的、更難觸及的位置。

利用現有技術，根本無法縮小血栓的體積，只能依靠擠壓和破裂血栓來將其清除。而微型旋流取栓術的獨特之處在于，它能對整個血栓施加壓縮和剪切力，從而大幅縮小其體積，而不會導致其破裂。

該研究開發的微型旋流器同樣通過導管到達血栓處，有一根長而空心的管子構成，管子上有一系列的鰭片和狹縫，能夠通過快速旋轉時產生的流體動力學效應在血栓周圍形成局部負壓吸引區，施加兩種力——壓縮力和剪切力，將纖維蛋白絲卷成一個緊密的球體，而不會將其弄斷，從而逐漸抽吸并縮小血栓體積。

通俗來說，這就像面對一團松散的棉花，用手掌擠壓（施加壓縮力），同時雙手做圓周運動相互摩擦（施加剪切力），就會讓棉花纖維纏繞在一起，形成一個更小、更緊密的棉花團。

微型旋流取栓術高效清除血栓的原理

這種革新性設計突破了傳統機械取栓裝置易導致血栓碎裂的局限，能在最小化栓塞風險的同時實現高效清除。

微型旋流器的特寫：其主體為一根可高速旋轉的空心長導管，靠近血栓的一端設有多組鰭狀結構及狹縫。

研究團隊進一步證明，這種微型旋流器能夠將血栓體積縮減至其初始體積的 5% 以下。這一過程讓紅細胞得以釋放，它們不再受纖維蛋白束縛，能夠正常在體內流動，而此時已變得很小的血栓球則被微型旋流器吸走并排出體外。

論文通訊作者趙芮可表示，這個設備效果非常好，適用于各種成分和大小的血栓。即使是那些難以用現有技術處理的、富含纖維蛋白的硬血栓，該研究開發的微型旋流器也能利用這一簡單卻強大的力學原理來壓縮纖維蛋白網絡，從而縮小血栓。

這種 微型旋流器 的設計是趙芮可團隊在微型機器人方面工作的延伸，2022 年 6 月，趙芮可團隊在Nature Communications期刊發表論文【2】，開發了一款基于基于折紙原理的磁力驅動的微型機器人，能夠在人體內（胃部）爬行、游動、旋轉以遞送藥物或輔助診斷。

可旋轉的無線兩棲折紙毫米機器人

帶有鰭片和狹縫的中空旋轉結構原本是作為機器人的推進機制設計的，但當研究團隊發現它還能產生局部吸力時，他們決定探索其他用途。

趙芮可表示，起初，團隊只是想知道這種吸力能否幫助清除血栓，而把這種旋轉裝置放在血栓上測試時，觀察到血栓顏色發生了顯著變化——從紅色變成了白色，體積也大幅縮小，但當時并不完全明白其中的機制。

面對這種出乎意料且前所未有的血栓反應，研究團隊著手探究其背后的機制，他們對微型旋流器進行了數百次設計迭代，力求使其盡可能高效和有效。此外，他們還在研發能夠在血管中自由游動的微型旋流器，以靶向并清除血栓。

研究團隊表示，該論文主要展示了微型旋流器用于治療血栓，但該裝置在生物醫學領域還有許多其他潛在應用，甚至在生物醫學領域之外的應用，他們現在正探索利用微型旋流器的局部吸力來捕獲并移除腎結石碎片。

考慮到這種微型旋流取栓術對中風患者以及其他血栓相關疾病患者可能產生的影響，研究團隊希望盡快讓這種新技術獲得批準用于患者治療，為此，他們已成立了一家新公司以進行技術開發，并計劃在近期開展臨床試驗。

趙芮可表示，這項技術真正令人興奮之處在于，其獨特的主動重塑和壓縮血栓的機制，而不僅僅是將血栓取出。團隊正在努力將其引入臨床環境，以提高血栓切除術的成功率，從而挽救患者生命。

趙芮可教授

趙芮可，2012 年本科畢業于西安交通大學，2016 年博士畢業于布朗大學，2016-2018 年在麻省理工學院進行博士后研究（合作導師為趙選賀教授），2018-2021 年在俄亥俄州立大學任助理教授，2021 年加入斯坦福大學，任助理教授并領導柔性智能材料實驗室。她的研究重點在于開發用于多功能機器人系統的刺激響應型柔性復合材料，這些材料具備集成的形狀變化、組裝、傳感和導航功能，通過將力學、材料科學和先進材料制造相結合，她的工作推動了柔性機器人、微型生物醫學設備、機器人手術、折紙系統、主動超材料以及一般可展開變形結構等領域的創新。

論文鏈接：

1. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09049-0

2. https://www.nature.com/articles/s41467-022-30802-w