sty 28, 2016

Nowe techonologie w medycynie: Na miarę dla serca

PL_blog_na_miare_serca_rys_4
Często zdarza się, że zanim chory, u którego wystąpiły zaburzenia w zakresie układu krążenia, zgłosi się do lekarza czy wezwie karetkę pogotowia, jest już za późno na uratowanie mu życia. Nie opracowano jednak jeszcze idealnej metody diagnostycznej chorób krążenia, dzięki której otrzymywalibyśmy natychmiast informacje o zagrożeniu. Takie badania, jak EKG czy określenie stężenia markerów martwicy mięśnia sercowego muszą być przeprowadzone w odpowiedniej chwili, żeby wykryć problem. Dlatego też cały czas poszukuje się nowych rozwiązań mających na celu szybszą diagnostykę chorób krążenia. Jedną z ciekawych procedur służących do oceny pracy serca jest jego mapowanie, używane m.in. do tworzenia trójwymiarowego modelu aktywności elektrycznej tego narządu i stosowane do przewidywania wystąpienia arytmii.

Doświadczalne rozwiązania wykorzystujące elementy umieszczane w sercu mają poważne wady: nie dostarczają danych z całego narządu, a do tego trzeba je do niego przyklejać lub przyszywać. A gdyby tak można było opatulić serce w idealnie dopasowany do niego cieniutki pokrowiec, który dostarczałby nam ciągłych danych nie tylko na temat aktywności elektrycznej całego serca, ale także jego temperatury, ph czy stężenia markerów świadczących o zawale mięśnia sercowego? A gdyby taki pokrowiec służył także jako kardiowerter, kiedy wystąpią zaburzenia rytmu, a nawet podtrzymywał bicie serca podczas zawału mięśnia sercowego?

Chociaż rozwiązanie to wydaje się rodem z filmu science fiction, pierwsze kroki w kierunku jego opracowania zrobili już naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Urbanie-Champaign oraz z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis. Opracowali oni cienkie jak skóra elastyczne trójwymiarowe błony, doskonale dopasowane do danego serca i całkowicie je obejmujące. Na razie rozwiązanie to przetestowano na sercach królików. Najpierw za pomocą tomografii lub rezonansu zmapowano królicze serce, kiedy jeszcze znajdowało się ono w ciele zwierzęcia, a potem wydrukowano za pomocą drukarki trójwymiarowej odpowiedni model. Następnie na jego podstawie uformowano silikonowe błony i umieszczono na nich czujniki do dokonywania m.in. bardzo dokładnych pomiarów temperatury, ph oraz obciążenia serca pracą oraz elektrody, które mogą dostarczyć impulsu elektrycznego w razie wystąpienia jakichkolwiek problemów. Tak ozdobione błony zostały przyczepione do nasierdzia bijącego serca królika (ex vivo), tworząc coś w rodzaju worka osierdziowego - na tyle elastycznego, że nie ograniczał pracy serca. Z obiecującymi wynikami przeprowadzono różne eksperymenty, takie jak sprawdzanie rytmu serca, czy zmiany jego ph i temperatury.


Rys. Lizhi Xu et al./Nature Communications


Twórcy elastycznych błon oceniają, że ich wynalazek zostanie wprowadzony do praktyki klinicznej nie wcześniej niż za 10-15 lat. Do rozwiązania pozostają m.in. problemy przekazywania danych z czujników oraz zasilania urządzenia. Jednak już teraz widać ogromny potencjał takiego wynalazku. Błony są idealnie dopasowane do indywidualnego serca i dostarczają danych z całej jego powierzchni. Mogą być też do nich doczepiane różne czujniki, np. mierzące stężenie troponiny. Co więcej, mają też przewagę nad obecnymi kardiowerterami, które składają się z dwóch elektrod umieszczanych w komorach . W ten sposób ich kontakt z tkanką serca odbywa się tylko w dwóch czy jednym punkcie, a w przypadku elastycznych błon może on obejmować całe serce. Naukowcy odpowiedzialni za stworzenie błon marzą także o wykorzystaniu ich w przypadku innych narządów, na przykład do stymulacji mózgu czy do mierzenia stężenia jonów wapnia, potasu czy sodu u chorych cierpiących na choroby nerek.

PL_blog_na_miare_serca_Rys_1
Rys. Lizhi Xu et al./Nature Communications

PL_blog_na_miare_serca_Rys_2
Rys. Colleen E. Clancy & Yang K. Xiang


Teoretycznie można nawet założyć, że dzięki takim błonom i wbudowanym w nich elektrodom serce może bić wiecznie. Czyżby... mały krok w kierunku nieśmiertelności?


Autor: 

koltowski

Łukasz Kołtowski - asystent I Katedry i Kliniki Kardiologii WUM, członek zarządu Komisji Informatyki i Telemedycyny Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego. Prowadzi bloga Efektywny Lekarz:

www.koltowski.com




 

Źródło:
Lizhi Xu et al., 3D multifunctional integumentary membranes for spatiotemporal cardiac measurements and stimulation across the entire epicardium, Nature Communications, 2014, DOI: 10.1038/ncomms4329

Materiały video:
https://www.youtube.com/watch?time_continue=10&v=C4lzv3srWrg
https://www.facebook.com/ScienceNaturePage/videos/758983890900538/