Сердце постоянно генерирует электрические сигналы. Они вызывают сокращение сердечной мышцы и помогают сердцу выполнять функцию насоса. По форме и длительности этих импульсов можно судить о состоянии сердца. Основной метод регистрации электроимпульсов, который используется везде, — электрокардиография (ЭКГ). Однако современные аппараты ЭКГ фиксируют изменения в работе сердечной мышцы, миокарда, когда они уже становятся критическими. Томские ученые создали прибор, который позволяет поймать сердечные проблемы на ранней стадии, когда работу клеток можно восстановить медикаментозно, без операционного вмешательства.
«Для этого нужно фиксировать энергию микропотенциалов – электрических сигналов, испускаемых отельными клетками, – объясняет принцип действия прибора научный руководитель проекта, Научный руководитель проекта, заведующая лабораторией «Медицинская инженерия» ТПУ Диана Авдеева. –Но как это сделать неинвазивно? Наш коллектив долгое время работал над этой задачей, в результате мы с участием коллег-медиков разработали программно-аппаратный комплекс. Суть его работы похожа на ЭКГ, но мы изменили датчики: сделали наносенсоры вместо обычных датчиков и смогли измерять сигналы нановольтового и микровольтового уровня без фильтрации и усреднения в широкой полосе частот. Использование наносеноров повлекло за собой необходимость применять оригинальные схемотехниеские решения, писать свое программное обеспечение. В итоге мы получили колоссальную разницу в чувствительности».
Комплекс состоит из набора датчиков (сенсоров), компактного основного устройства для фиксации поступающих сигналов от сенсоров и программного обеспечения для обработки данных. Датчики закрепляются на грудной клетке человека с использованием стандартного проводящего геля. Процедура мониторинга занимает около 20 минут. Стандартные электрокардиографы работают на частотах от 0,05 до 150 герц, прибор томских ученых — на частотах до 10 000 герц.
«Для качественного съема ЭКГ обычно применяют хлорсеребряные электроды. Наши датчики тоже хлорсеребряные. Но мы использовали наночастицы серебра. В каждом нашем сенсоре находится до 16 тонких пластинок из пористой керамики, в этих порах размещаются наночастицы серебра. В одном датчике миллионы частиц, каждая является хлорсеребряным наноэлектродом, способным усиливать электрическое поле сердца. Наночастицы серебра и золота способны усиливать электромагнитное поле: видимый свет в 10 000 раз, инфракрасное излучение в 20 раз. Также мы отказались от использования фильтров для подавления сетевой помехи и шумов, которые обычно используются в стандартных ЭКГ и значительно искажают микропотенциалы», — говорит Диана Авдеева.
Статью о своем приборе томские ученые опубликовали в журнале Measurement. Там же представлены данные работы сердца одного добровольца, который в течение четырех лет участвовал в исследованиях и проходил процедуру мониторинга каждые 7-10 дней. «В начале нашего исследования у добровольца мы фиксировали явные нарушения работы клеток миокарда. Его лечащий врач рекомендовал ему операцию, в НИИ кардиологии ему был установлен стент. Затем он продолжил участие в исследованиях, и прибор зафиксировал дальнейшее постепенное восстановление работы сердца», — отмечает Авдеева.
По словам участника исследовательского коллектива, инженера лаборатории «Медицинская инженерия» Михаила Южакова, перед создателями стояла задача сделать «чувствительный, компактный и доступный по цене комплекс, чтобы в перспективе его могли себе позволить поликлиники и пользователи на дому. Конечно, до внедрения в кардиологии нам нужно пройти еще несколько важных этапов. Это и сбор нужного массива статистических данных, сертификация комплекса для медицинского использования. Все эти этапы требуют подключения финансирования, мы сейчас заняты поиском партнеров и поддерживающих программ».
Свежие комментарии