几十年来，超声波一直与诊断相关联——医院房间中的常规扫描，显示器上显示器官、组织或婴儿的首张图像。然而，研究人员现在正从一个完全不同的角度看待超声波。考纳斯理工大学（KTU）科学家的新发现表明，超声波不仅可以帮助医生看到人体内部，低频超声波还能直接影响血液流动——这可能为支持心血管疾病、阿尔茨海默病和糖尿病的治疗开辟新的可能性，减少未来对侵入性程序或药物的需求。
最令研究人员惊讶的是，超声波并非只以一种方式影响血液。他们的研究表明，不同的声波频率可以对红细胞产生相反的影响：它们既可以促使细胞聚集成团，也可以将它们分离成单个细胞。
非侵入性改善氧气交换的方法
红细胞，也称为红血球，自然倾向于形成可逆的聚集体。这个过程影响血液粘度——一个与全身血液循环和氧气输送密切相关的特性。
"在高频超声波的影响下，当红细胞聚集成团时，血液粘度增加，血压和脉搏可能上升，氧气交换变得效率降低。"
——研究的主要作者、KTU教授Vytautas Ostaševičius
研究人员发现，高频超声波产生驻波，将红细胞推向低压区域，促进聚集。
然而，低频超声波产生行进声波，创造剪切力，能够将聚集的红细胞分离成单个细胞。
实验证明，低频超声波可以将红细胞聚集体解离成单个细胞。"据我们所知，这种效果以前从未被证实过，"KTU机电研究所所长Ostaševičius表示。
当红细胞分离时，它们之间会出现间隙，这降低了血液粘度，细胞的整个表面都可以参与氧气交换。
这项研究的想法源于COVID-19大流行期间，当时科学家们正在寻找非侵入性方法来支持经历严重呼吸并发症的患者。
"当时，迫切需要能够快速帮助患者且无需药物的疗法。我们开始感兴趣于超声波是否能加强肺部血红蛋白和氧气之间的相互作用，"Ostaševičius表示。
为了研究这一点，研究团队将患者的血液分成数百个样本，这些样本暴露于不同强度的超声波下，并揭示了红细胞解离的特性。在研究超声波在生物组织中的传播时，团队使用数字孪生技术开发了一种低频超声换能器，能够将声波信号发送到比传统设备深约四倍的生物组织中。这项技术现在受到国际专利的保护。
阿尔茨海默病和糖尿病治疗的潜在应用
尽管该技术仍处于早期研究阶段，但研究人员认为，低频超声波最终可以应用于血液循环和氧气输送起重要作用的几个医学领域。
正在探索的领域之一是癌症治疗。由于肿瘤组织通常比周围健康组织机械强度更弱，行进声波正被探索为一种可能选择性地影响肿瘤结构的方法。然而，这个概念仍处于早期研究阶段。
"肿瘤中的低氧水平仍然是癌症治疗中的主要挑战之一。如果局部组织的氧气输送能够得到改善，可能会提高某些治疗的有效性，"Ostaševičius表示。
研究人员还看到了阿尔茨海默病治疗的潜力，这种方法正被讨论为未来暂时打开血脑屏障并在未来改善靶向药物递送到脑组织的潜在方式。
根据Ostaševičius教授的说法，该技术还可能支持糖尿病足溃疡的治疗，其中血液循环障碍使伤口愈合变得显著困难。"使用超声波，可能改善受影响组织中的血液流动，"他表示。
其他未来应用可能包括靶向药物递送和心血管及肺部疾病的辅助治疗。
尽管该技术仍处于实验阶段，但研究人员认为他们的发现拓宽了对超声波的理解，使其不仅仅是一种诊断工具。"我们的工作表明，超声波可以机械地影响血液特性。这为未来的非侵入性疗法开辟了可能性，这些疗法有朝一日可能补充现有的基于药物和手术的治疗方法，"Ostaševičius表示。
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