复合功能导丝——Clot-Sensing Guidewire

文摘   2024-06-15 18:15   法国  
即使是停止不走的时钟,一天也有两次正确的时刻。
——《随机漫步的傻瓜》

最近小编一直在思考,在泛血管介入类器械扎堆拿证的现状,还有哪些有价值的通路类的产品值得在现阶段去立项开发,思考过经桡导管系统、复合功能长鞘、输送型球囊微导管、冠脉多腔微导管等等,在详细了解了这些产品的临床需求和技术要求后,感觉这些产品都能实现,但从一个有点行业经验的研发工程师角度来看始终没有触发到想要开发的那个点,或者说这些产品大家都能想到,大部分企业也都能实现。与其开发这类产品,倒不如把传统的微导丝、微导管好好打磨,让其性能真正实现国产替代。

但本周有看到Sensome公司的Clotild Clot-Sensing Guidewire发布了他们的CLOT OUT STUDY临床研究结果,从其产品开发理念和临床解决的问题来看,创新点还是挺不错的

一、Clotild Clot-Sensing Guidewire(血栓感应导丝)
1.1 预期用途(临床需求点)
目前急性缺血性中风的主要治疗方法为机械血栓切除术,其分为取栓支架取栓、导管吸栓(目前临床大部分手术是支架结合中间导管抽吸)。取栓手术中,首次成功移除血栓可以显著提高了患者的康复机会——称为“首次通过效应”(first-pass-effect)对于取栓手术提前了解血栓的性质,选择对应最佳的手术策略,理论上可以较大程度上提高首次取栓成功的概率。

Clotild Clot-Sensing Guidewire将通过集成体积很小的电阻抗传感器与机器学习相结合,使得导丝能够在取栓手术期间即刻识别血栓成分和血栓长度,以便在机械血栓切除术期间指导治疗方法。

1.2 工作原理
Clotild Clot-Sensing Guidewire的工作原理主要分类两部分,一部分是对血栓的电阻抗测量,一部分是通过机器学习算法对阻抗模式进行分类以识别血栓,最后给术者提供最佳的手术策略建议。

下面有两篇文献对于该技术原理的实现提供了一定的理论依据。第一篇文献研究的是“电阻抗测量可以在体外识别急性缺血性中风血栓中富含红细胞的成分,这与首次成功再通有关” 作者里也有Franz Bozsak博士,他也是Sensome的首席执行官兼联合创始人

该篇文献研究背景:电化学阻抗谱可以确定细胞密度、大小和形状等特性。开发基于电阻抗的医疗设备来估计急性缺血性中风(AIS)血栓特性,有助于通过提供临床决策信息改善中风患者的预后。

目标评估电阻抗结合机器学习在体外(ex vivo)识别AIS血栓中富含红细胞(RBC)成分的效果,这与成功的首次通过效应(first-pass effect)有关。

研究方法:该研究在2021年2月至2023年10月期间,从法国、日本、塞尔维亚和西班牙的5家医院中253例接受血栓切除术的231名患者处,收集并分析了Clotbase国际注册数据库中的血栓。通过血栓切除术取出血栓后,进行了电阻抗测量,并随后进行Martius Scarlet Blue染色。使用Orbit图像分析对血栓成分进行量化,并将红细胞百分比与电阻抗机器学习模型的红细胞估算结果进行相关性分析。

研究结果:Martius Scarlet Blue染色量化显示,红细胞是血栓的主要成分红细胞占37.6%;白细胞占5.7%;纤维蛋白占25.5%;血小板/其他成分占30.3%;胶原占1%)。基于阻抗的红细胞估算与组织学确定的红细胞含量有良好的相关性。一次性成功取出的血栓在组织学和阻抗特征中被评估为富含红细胞,且一次性成功再通(修改后的首次通过效应)的血栓红细胞含量更高。

结论:电阻抗对AIS血栓中红细胞含量的估算与组织学结果一致,可能对临床相关参数有潜在应用价值。

第二篇文献主要研究的是“使用电化学阻抗谱识别体外急性缺血性中风血栓成分”,作者里同样也有Franz Bozsak博士

研究背景:在手术过程中对中风血栓栓塞进行特征分析可能有助于选择合适的机械性血栓切除(MT)策略,从而提高再通率。电化学阻抗谱(EIS)已被用于实时表征各种生物组织,但尚未应用于血栓。

目标:进行一项可行性研究,评估EIS分析取出的血栓的效果,包括:(1) EIS结合机器学习预测血栓红细胞(RBC)百分比含量的能力;(2) 基于RBC的各种临界值将血栓分类为“富含RBC”或“缺乏RBC”。

研究方法:ClotbasePilot是一项多中心、国际性的前瞻性可行性研究。取出的血栓进行了组织学分析,以确定红细胞和其他成分的比例。EIS结果与机器学习相结合进行分析。使用线性回归评估组织学与EIS之间的相关性,还评估了模型将血栓分类为富含RBC或缺乏RBC的敏感性和特异性。

研究结果:在514例MT中,有179例血栓纳入了EIS和组织学分析。血栓中红细胞的平均组成为36% ± 24%。基于阻抗的预测与组织学之间具有良好的相关性(斜率为0.9,R² = 0.53,皮尔逊系数 = 0.72)。根据所选的RBC临界值(20%到60%),血栓分类的敏感性在77%到85%之间,特异性在72%到88%之间。

结论:EIS结合机器学习可以可靠地预测取出的体外急性缺血性中风(AIS)血栓的红细胞成分,并根据其红细胞成分将血栓分类,且具有良好的敏感性和特异性。

通过目前发表的学术研究来看Clotild Clot-Sensing Guidewire的技术原理理论上是行得通的。

1.3 结构参数

Clotild Clot-Sensing Guidewire产品主要三部分组成:导丝、数据传输手柄、外接传感数据分析设备。导丝远端集成有阻抗微传感器,使用时对血栓进行阻抗测量。

导丝结构为标准的0.014inch的微导丝,长度为2m,主体结构与普通导丝类似,芯丝为不锈钢,且近段涂有PTFE涂层,远端2.5cm为铂合金显影材料,传感器长度仅为2mm。

1.4 临床效果
Clotild Clot-Sensing Guidewire于2021 年 6 月被 FDA 指定为用于脑动脉的突破性医疗设备,于2024年6月5日在 LINNC Paris 上发布CLOT OUT床数据结果。
小编在LINNC online上看了其对于CLOT OUT的临床结果介绍,整体结论是积极的,没有过多的分析器械的使用,倒是看到了2021年9月15日 Hal Rice对于其早期的应用于人体的临床试验,下面简单概述其手术过程。
术前准备:

手术过程影像:

Case1:

Case2:

手术结论:

2021年Hal Rice医生对Clotild评价为具有很好的显影性和与传统微导丝相似的追踪性能,适应常规的急性缺血性脑卒中的手术治疗流程(良好的兼容效果)。


CLOT OUT的临床研究:CLOT OUT Study是一项单臂、前瞻性、多中心的人体首次使用试验,在法国和澳大利亚进行,涵盖41名患急性大血管缺血性中风的患者。在这些患者中,Clotild导丝在进行任何血栓切除操作之前,用于识别人体内血栓性质的测量分析。作为人体首次使用的研究,该试验旨在训练血栓感知技术,进一步提升Clotild在体内血栓特征化的性能。
研究结果:在LINNC Paris 展示的数据表明,在盲验证数据集中,Clotild技术的预测算法成功识别了红细胞和血小板,从而在血栓切除手术过程中自动处理传感器获取的血栓信号。与人类专家分析相比,该技术显示出对红细胞的敏感性为95%(95%置信区间[CI],86–100%),特异性为93%(95% CI,90–96%),对血小板的敏感性为87%(95% CI,76–96%),特异性为94%(95% CI,90–96%)。

研究结论:参考Andrew Cheung博士(澳大利亚利物浦医院CLOT OUT试验的联合主调研究员)说的:“Clotild设备非常巧妙 - 只需用智能导丝替换我们现有的导丝,我们可能能够获得更好的信息,这有助于显著提高中风后患者完全康复的机会。”
1.5 Sensome融资历程
Sensome最新的一笔融资小编搜索到的是2020年1月的一笔900万美元的融资,距离现在也有4年多了,这次的CLOT OUT STUDY对于其资本的运作应该会有一个较大的助力。(下图为Sensome的融资历程)

二、复合功能导丝思考
除了Sensome公司的Clotild Clot-Sensing Guidewire,小编看到还有一款Baylis的PowerWire Pro RF Guidewire也发布了其临床研究数据,用于外周支架内在狭窄的开通治疗,也是一个很不错的思路,下次有机会再写写这款产品。
Sensome公司的Clotild Clot-Sensing Guidewire通过集成传感器和机器算法于微导丝的远端,提前判断血栓的性质,从而助力临床手术策略的选择。是否把该功能集成在别的器械也可以,比如取栓支架、射频消融导管(可能把标测和治疗功能集成在一起)、弹簧圈或者瘤内扰流装置加入动脉瘤的栓塞率和瘤颈封堵率测量等。感觉这块比在远端通路导管上增加球囊封堵功能临床价值会更高一些。从临床出发,思路打开,大胆尝试


以上为小编作为一名医械工程对于血栓感应复合导丝的一些整理和思考。

欢迎各位进行技术交流,共勉、共进。

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医械BioEngineer
有点理想主义的生物医学工程师分享些前沿的医械