«Умный пластырь» предупредит образование пролежней
Инженеры университета Калифорнии в Беркли, совместно с коллегами из университета Сан-Франциско, разработали «умный пластырь», использующий электрический ток для выявления невидимых глазу повреждений ткани, предшествующих формированию пролежней.
Руководитель исследования адъюнкт-профессор Майкл Махабиз (Michel Maharbiz) объясняет принцип действия умного пластыря, позволяющего выявлять пролежни на ранних этапах формирования.
Пролежни возникают в случаях, когда продолжительное давление препятствует нормальному кровоснабжению кожи. Наиболее подвержены формированию пролежней участки кожи, покрывающие выступающие кости, такие как пятки, боковые поверхности таза и копчик. Наибольшему риску развития пролежней подвержены пациенты, по разным причинам не способные к самостоятельным движениям. Пролежни ассоциированы со смертельными септическими инфекциями и повышают вероятность смерти пациентов в 2,8 раза. Во многих случаях появление на поверхности кожи признаков пролежня указывает на необратимость процесса.
Исследователи, работающие под руководством адъюнкт-профессора Майкла Махабиза (Michel Maharbiz), разработали устройство, способное выявлять изменения электрической проводимости тканей, возникающие на начальных этапах гибели здоровых клеток. Устранения хронического давления на этом этапе достаточно для предотвращения развития пролежня.
Устройство представляет собой накладываемую на поверхность кожи тонкую гибкую пленку, на поверхность которой нанесены десятки золотых электродов. Испускаемые электродами слабые электрические разряды создают пространственную карту подлежащей ткани. Эта карта визуализируется с помощью технологии, регистрирующей различия частоты импульсов электрического тока и известной как импедансная спектроскопия.
Исследователи поясняют, что мембрана нормально функционирующей клетки относительно непроницаема для электрического тока и выступает в роли изолирующей оболочки для проводящего электричество содержимого клетки. Однако целостность мембраны умирающей клетки нарушается, что позволяет электрическим сигналам проникать во внутриклеточное пространство.
Для проверки эффективности работы умного пластыря исследователи моделировали пролежни путем мягкого сжатия голых участков кожи крыс между двумя магнитами. Магниты оставляли на коже ведущих обычную активность животных в течение одного или трех часов. Восстановление кровотока после удаления магнитов проводило к развитию локального воспаления и окислительным повреждениям, усиливающим гибель клеток.
Умный пластырь использовался для получения данных о состоянии зоны повреждения один раз в день в течение, по крайней мере, трех дней. Он позволял регистрировать изменения электрического сопротивления тканей, соответствующие повышению проницаемости мембран клеток, свидетельствующему о массивной гибели клеток. Как и ожидалось, один час давления приводил к умеренным обратимым повреждениям ткани, тогда как трехчасовой период давления вызывал более серьезные необратимые повреждения.
Исследователи оказывали на кожу крыс давление разной продолжительности, что приводило к формированию пролежней различной тяжести. Оранжевый шестиугольник соответствует наносимому на кожу умному пластырю, тогда как круг, нарисованный пунктирной голубой линией, – зоне, подверженной давлению. На рисунке сверху вниз показаны примеры: А – необратимого повреждения, В – обратимого, когда благодаря чувствительности умного пластыря можно выявить начало патологического процесса до того, как на поверхности кожи появятся видимые изменения, и С – нормальное состояние кожи.
Авторы весьма оптимистичны по поводу будущего своей разработки. Они отмечают, что миниатюаризация технологий и углубление знаний о реакциях организма на болезни и повреждения позволяют создавать очень полезные устройства в форме пластырей. Вполне возможно, что в будущем для получения важной информации о состоянии здоровья пациента врачу будет достаточно наклеить на его кожу «умный пластырь».
Статья Sarah L. Swisher et al. Impedance sensing device enables early detection of pressure ulcers in vivo опубликована в журнале Nature Communications.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UC Berkeley:
‘Smart bandage’ detects bedsores before they are visible to doctors.
18.03.2015