Носимое устройство для родовых кровотечений: спасение или новая угроза?

Исследователи разработали носимое оптическое устройство для раннего обнаружения кровотечения во время родов или после родов. Это серьезное сильное кровотечение трудно обнаружить до того, как оно станет чрезвычайной ситуацией, и на его долю приходится почти 30% случаев материнской смертности в мире и чуть более 10% случаев материнской смертности в США.

Исследования показали, что ранняя диагностика и лечение послеродового кровотечения являются лучшим способом предотвращения смертности. Новое устройство предназначено для ношения на запястье, где оно использует лазерную спекл-визуализацию для непрерывного мониторинга снижения кровотока, что является ранним признаком сильного кровотечения в других частях тела.

Послеродовое кровотечение наиболее сильно влияет на людей в регионах с низким и средним уровнем дохода, которые имеют ограниченный доступ к высококачественной медицинской диагностике и лечению, — говорит руководитель исследовательской группы Кристин О'Брайен (Christine O'Brien) из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Мы вдохновились разработкой доступного инструмента, который можно было бы использовать как в условиях низких, так и высоких ресурсов для выявления этого заболевания на более ранних стадиях, чем существующие методы. Данная работа является первым шагом в разработке и тестировании нашего первоначального прототипа.

В журнале Biomedical Optics Express, издаваемом Optica Publishing Group, исследователи описывают исследования, подтвердившие способность прототипа обнаруживать изменения кровотока на свиной модели кровоизлияния. На основе этих положительных результатов в настоящее время проводятся исследования с участием здоровых добровольцев.

Мы надеемся, что эта работа приведет к созданию устройства, которое позволит предотвратить заболеваемость и смертность от послеродовых кровотечений, обеспечив новоиспеченным мамам безопасное возвращение домой со своими малышами, — говорит первый автор статьи Франческа Бонетта-Мистели.

В медицинских условиях он может быть полезен для мониторинга реакции пациентов на лечение кровоизлияния. Кроме того, это может стать самостоятельным инструментом для использования дома или в других условиях, предупреждающим рожениц о возможной опасности и необходимости обратиться за медицинской помощью.

Улавливание ранних признаков

Во время кровоизлияния организм запускает процесс, называемый периферической вазоконстрикцией, чтобы перенаправить кровоток к жизненно важным органам, ограничивая приток крови к периферическим частям тела, которые менее важны, таким как кисти, стопы и руки. Это приводит к снижению кровотока в периферических участках, в то время как в основной части тела кровоток остается нормальным.

Из-за периферической вазоконстрикции жизненно важные показатели могут оставаться неизменными до тех пор, пока не произойдет очень сильная кровопотеря, а это означает, что во многих случаях мы не можем использовать жизненно важные показатели для выявления послеродового кровотечения до того, как оно станет тяжелым, — говорит О'Брайен.

Благодаря мониторингу кровотока в запястье наше устройство может обнаружить периферическую вазоконстрикцию, возникающую в ответ на послеродовое кровотечение, еще до того, как у пациентки появятся симптомы.

Междисциплинарная команда, включающая инженеров и врачей, разработала носимое устройство, которое использует лазерный спекл-индекс потока (LSFI) для обнаружения вызванной кровотечением периферической вазоконстрикции. LSFI позволяет получить информацию о кровотоке, используя лазер и камеру для обнаружения и количественной оценки пространственно-временных изменений спекл-шаблонов, которые образуются при взаимодействии света с клетками текущей крови. Хотя для мониторинга кровотока и физиологии сердечно-сосудистой системы в режиме реального времени уже разработаны носимые лазерные спекл-датчики, исследователям пришлось создать беспроводную лазерную спекл-систему с питанием от аккумулятора, которую можно было бы носить на запястье. Также был разработан протокол быстрой обработки спекл-изображений для обработки видеоданных на борту.

Проверка чувствительности к изменениям кровотока

Для тестирования прибора его поместили на фантом, имитирующий ткань, с полым каналом, по которому текла жидкость, похожая на молоко, для имитации кровотока. При изменении скорости потока жидкости в диапазоне, характерном для кровеносных сосудов, наблюдалась практически идеальная линейная зависимость скорости потока. Это свидетельствует о высокой чувствительности прибора к кровотоку в ожидаемых физиологических условиях.

Затем они провели исследование кровотечения и реанимации на животной модели свиньи. При потере крови подопытными животными прибор фиксировал практически мгновенное и непрерывное снижение кровотока. Реакция была практически идеально линейной, а средняя корреляция между обнаруженной величиной кровотока и объемом удаленной крови составила 0,94. Кроме того, у большинства животных прибор регистрировал увеличение кровотока при внутривенном введении физраствора, что свидетельствует о том, что дополнительный объем способствовал увеличению притока крови к периферии. Это говорит о том, что носимый датчик лазерной спекл-визуализации может быть использован для мониторинга пациентов на предмет ранних признаков послеродового кровотечения и отслеживания их реакции на реанимационные мероприятия.

В настоящее время исследователи создают новые прототипы, в которых используется более стабильный лазер меньшего размера с меньшей мощностью и большим временем автономной работы, что может обеспечить более быстрые результаты. Помимо тестирования прибора на здоровых добровольцах, в ближайшие месяцы планируется начать набор беременных женщин для участия в клиническом исследовании в Вашингтонском университете. Они также надеются сотрудничать с исследователями из стран с высоким уровнем смертности от послеродовых кровотечений, чтобы проверить эффективность и полезность прибора в условиях ограниченных ресурсов.

Чтобы перейти от исследовательского применения к реальному клиническому использованию, устройство должно быть изготовлено коммерческим партнером, способным создать прибор, отвечающий нормативным критериям, и пройти испытания в различных условиях и на различных группах населения. Кроме того, на протяжении всего процесса разработки необходимо будет получать отзывы от пациентов, медсестер, врачей и других членов медицинского персонала, — заключает О'Брайен.

Мы получаем отзывы и проводим многие из этих тестов с нашими исследовательскими прототипами, включая учет артефактов, вызванных движением, и тестирование эффективности при различном уровне пигментации кожи, чтобы убедиться, что результаты не зависят от цвета кожи.

21.09.2023