Przenośny monitor oddechu szybko wykrywa zagrażające życiu choroby płuc
Naukowcy opracowali przenośny analizator oddechu, który może dokładnie i szybko wykryć zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS). Urządzenie obiecuje zwiększyć wskaźniki przeżycia i obniżyć koszty opieki zdrowotnej dla osób z potencjalnie zagrażającą życiu chorobą płuc.
Zespół opisuje rozwój i testowanie nowej kompaktowej technologii - która jest mniej więcej wielkości pudełka po butach - w artykule opublikowanym w czasopiśmie Chemia analityczna i bioanalityczna.
Terminowa diagnoza i śledzenie ARDS są bardzo trudne, ponieważ stan może się zmieniać i szybko postępować i ma kilka możliwych przyczyn.
„Najczęściej używane narzędzia do przewidywania ARDS są poprawne tylko w około 18% przypadków” - mówi współautor badania, Xudong Fan, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor.
Natomiast on i jego koledzy wykazali, że w pełni zautomatyzowany przenośny analizator oddechu może zdiagnozować ARDS z dokładnością sięgającą 90% w około 30 minut.
Naukowcy przetestowali technologię na 48 ochotnikach, którzy byli leczeni w szpitalu Uniwersytetu Michigan. Spośród ochotników 21 miało ARDS, a pozostali służyli jako kontrole.
„Odkryliśmy”, wyjaśnia prof. Fan, „że jeśli nasze urządzenie mówi nam, że pacjent ma pozytywny wynik na ARDS, jest wysoce prawdopodobne, że ma to pozytywny wynik”.
Narzędzie diagnostyczne i monitorujące
Technologia zastosowana w urządzeniu wykorzystuje chromatografię gazową do analizy prawie 100 cząsteczek w wydychanym powietrzu. Przechwytuje próbkę oddechu przez rurkę podłączoną do portu wydechowego mechanicznego respiratora.
Wyniki analizy pozwalają lekarzom nie tylko na przebadanie ARDS, ale także określenie, jak bardzo zaawansowany jest stan. Urządzenie może również monitorować postęp leczenia po postawieniu diagnozy.
„Jesteśmy w stanie wykryć początek i poprawę stanu, zanim nastąpią tradycyjne zmiany w promieniowaniu rentgenowskim i badaniach krwi” - wyjaśnia prof. Fan.
Większość osób, u których rozwinie się ARDS, przebywa w szpitalu i jest poddawana leczeniu z powodu innych schorzeń.
ARDS rzadko rozwija się poza szpitalem; kiedy tak się dzieje, najprawdopodobniej jest to spowodowane ciężkim zapaleniem płuc lub podobnym poważnym stanem.
Według informacji o obecnym badaniu z National Institutes of Health (NIH), około 200 000 osób zapada na ARDS, a 74 000 umiera na tę chorobę każdego roku w Stanach Zjednoczonych.
Zapalenie płuc, posocznica, uraz i aspiracja należą do przyczyn ARDS. Powoduje to zapalenie płuc i wypełnienie się płynem. Płyn blokuje maleńkie worki powietrzne w płucach, przez które tlen przenika do krwi, a dwutlenek węgla wydobywa się z niej.
Osoby z ARDS zwykle wymagają intensywnej terapii i wsparcia wentylatorów mechanicznych, aż ich płuca się zagoją.
Jednak wielu z tych, którzy przeżyli ARDS, ma trudności z powrotem do swoich normalnych zajęć, ponieważ ich płuca pozostają słabe.
Wcześniejsze wykrywanie i śledzenie
Wcześniejsze wykrycie ARDS jest kluczem do poprawy szans i jakości wyzdrowienia.
„Nasza zdolność do poprawy wyników dzięki ARDS”, mówi współautor badania Kevin R. Ward, profesor medycyny ratunkowej i inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Michigan, „została w zasadzie zatrzymana przez brak technologii, które mogą szybko i dokładnie zdiagnozować chorobę wcześnie, a także śledzić jej postęp ”.
Obecna metoda diagnozowania ARDS opiera się na prześwietleniu klatki piersiowej, które jest kosztowne i wiąże się z ekspozycją na promieniowanie, oraz na badaniach krwi, które są inwazyjne.
Te procedury wymagają godzin, zanim przyniosą rezultaty, a lekarze muszą je powtarzać, aby monitorować postępy. W najlepszym przypadku mogą tylko pokazać, jak stan był wcześniej; nie śledzą tego w czasie rzeczywistym.
„Wszystkie nasze obecne metody skutkują zbyt późnym leczeniem choroby lub brakiem informacji, która mówi nam, czy nasze terapie już wkrótce przyniosą zmiany” - wyjaśnia prof. Ward.
„Wykorzystując wydychany oddech, opracowana przez nas technologia rozwiązuje zarówno problemy, jak i otwiera znaczące możliwości, które pozwalają nam leczyć wcześniej i opracować szereg terapii medycyny precyzyjnej dla ARDS.”
Prof. Kevin R. Ward
Zespół przewiduje możliwości opracowania technologii umożliwiającej szybszą diagnostykę i lepsze śledzenie kilku innych stanów zapalnych, które wpływają na płuca lub krew, takich jak zapalenie płuc, astma i posocznica.
