Подобно на Band-Aid устройство неинвазивно следи ефективността на шунта при пациенти с хидроцефалия

Повечето хора просто приемат ибупрофен, когато получат главоболие. Но за някой с хидроцефалия - потенциално животозастрашаващо състояние, при което излишната течност се натрупва в мозъка - главоболието може да означава сериозен проблем, който може да доведе до посещение в болница, хиляди долари в сканиране, радиация и понякога операция.

сменящият

Нов безжичен, подобен на Band-Aid сензор, разработен в Северозападния университет, може да революционизира начина, по който пациентите управляват хидроцефалията и потенциално да спести на американската здравна система милиони долари. Настоящият стандарт на грижи включва хирургично имплантиране на тръба, известна като „шънт“ за оттичане на тази излишна течност от мозъка. Шунтовете имат почти 100 процента честота на откази в продължение на 10 години и диагностицирането на повреда на шунта е изключително трудно.

Клинично проучване на Northwestern Medicine успешно е тествало устройството, известно като носещ се шунтов монитор, върху петима възрастни пациенти с хидроцефалия. Констатациите ще бъдат публикувани на 31 октомври в Science Translational Medicine.

Устройството може да промени живота на милион пациенти

Устройство като това ще промени живота на 26-годишния Вили Майер, който е претърпял 190 операции, прекарва почти всеки празник в спешното отделение и почти пропуска дипломирането си в гимназията поради спешни мозъчни операции.

"Опитвам се да живея нормално и наистина не мога заради главоболието", каза Майер.

Хидроцефалията засяга едно на 1000 живородени деца и е почти толкова често, колкото синдрома на Даун. Лечението на състоянието струва приблизително 50 000 долара на пациент годишно и струва на американската здравна система около 1 милиард долара годишно. Ако не се лекува, хидроцефалията може да доведе до смърт.

За да лекуват състоянието, хирурзите имплантират в мозъка катетър или шънт, подобен на слама, за да източат излишната течност в друга част на тялото. Повече от 1 милион американци живеят с шунтове и постоянната заплаха от техния провал.

Когато шънтът не успее, пациентът може да изпита главоболие, гадене и ниска енергия. Пациент, който изпитва някой от тези симптоми, трябва да посети болница, защото ако симптомите им са причинени от неправилно функциониращ шънт, те могат да бъдат животозастрашаващи. Веднъж попаднал в болницата, пациентът трябва да си направи КТ или ЯМР и понякога трябва да се подложи на операция, за да провери дали шунтът работи правилно.

Новаторският нов сензор, разработен от изследователската група на Роджърс в Северозапад, позволи на пациентите в проучването да определят в рамките на пет минути след поставянето му върху кожата си дали течността тече през техния шунт. Мекият и гъвкав сензор използва измервания на температурата и преноса на топлина, за да неинвазивно да разбере дали и колко течност преминава през.

„Предвиждаме ви да можете да направите това, докато сте седнали в чакалнята и чакате да посетите лекаря“, каза главният автор Сидхарт Кришнан, пета докторска степен. студент в изследователската група на Роджърс. "Сестра може да дойде и да ви го постави и пет минути по-късно имате измерване."

„Повязка, говореща с мобилен телефон“

В сензора е вградена много малка акумулаторна батерия. Устройството е с активиран Bluetooth, така че може да говори със смартфон и да доставя показанията чрез приложение за Android.

„В крайна сметка, от гледна точка на пациента, изглежда като лейкопласт, който разговаря с мобилния им телефон“, каза съ-старшият автор Джон А. Роджърс.

„Това е носимо устройство със специфичен, но полезен режим на работа, който отговаря на неудовлетворените нужди в клиничната медицина“, каза Роджърс, Луис Симпсън и Кимбърли Куери, професор по материалознание и инженерство, биомедицинско инженерство и неврологична хирургия в Инженерното училище в Маккормик и професор по неврологична хирургия в Медицинския факултет на Файнбергския северозападен университет. "Днес няма нищо подобно."

Следващи стъпки: Клинично педиатрично изпитване и преминаване извън лабораторията

По-голямо педиатрично клинично изпитване ще започне скоро в Детската болница Ann & Robert H. Lurie в Чикаго с цел насочване към тази много уязвима популация. Авторите на изследването работят и върху възложено на външни изпълнители производство в мащаба на няколкостотин сензора, за да подкрепят това проучване и да доразвият технологията.

"Разбрахме, че това не може да бъде един от онези изследователски проекти, които са спрели с хартията", каза Кришнан. „Последните няколко месеца бяха около вземането на този лабораторен прототип, който по същество сме изградили ръчно, и обмисляме как да направим нещо, което може да бъде произведено външно със същото ниво на производителност.“

Това би било облекчение за майката на Уили Майер, Бет Майер. Тя каза, че е научила, че Уили е имал хидроцефалия, когато е бил на две години, след като се е оплакал, че "го боли косата". Той беше твърде млад, за да знае как да изрази главоболието си, което е често срещано сред педиатричните пациенти с хидроцефалия и е източник на стрес за техните болногледачи.

„Симптомите на шунтираща неизправност, като главоболие или сънливост, са неща, които децата могат да имат по много причини, като грип“, каза съ-старшият автор д-р Матю Потс, асистент по неврологична хирургия във Файнберг и лекар от Северозападната медицина. „Така че, ако детето има тези симптоми, е много трудно да се знае и всеки път, когато детето ви каже, че го боли главата или се чувства леко сънливо, вие автоматично си мислите„ Това ли е шънтът? “ Ние вярваме, че това устройство може да спести на пациентите голяма част от опасността и разходите от този процес. "

Когато Уили беше по-млад, Бет каза, че трябва да носят със себе си копия на неговите CT сканирания, когато пътуват, и ще изследва местните неврохирурзи в района, в случай че Уили получи главоболие.

"Най-голямата част от хидроцефалията е непредсказуемостта и невъзможността да се знае от един ден до другия дали ще бъдете в спешното отделение или у дома", каза Бет. „Този ​​тип устройства биха се отървали от несигурността.“

Главният автор д-р Амит Айер, шеста година по неврохирургия, пребиваващ в Северозападната медицина и студент по MBA в Училището по мениджмънт в Келог в Северозапад, лекува хидроцефалията на Вили през последните четири години. Айер заяви, че пациентите му са движеща сила зад мотивацията му да пусне устройството на пазара.

"Нашите пациенти искат да знаят кога всъщност могат да използват устройството и да бъдат част от проучването", каза Айер. "Искам да го изнеса там, за да можем да помогнем да направим живота им по-добър."

Хидроцефалията може да засегне възрастни и деца. Често детето се ражда със заболяването, докато при възрастни то може да бъде придобито от някаква травма, свързана с травма, като кървене в мозъка или мозъчен тумор, каза Потс.

Предвид несигурността и честотата на неуспехите, свързани с шунтовете, технологията може да създаде огромни спестявания и да подобри качеството на живот на близо милион души само в САЩ.

Науката зад устройството

Сензорът развива концепции в подобна на кожата "епидермална електроника", по която Роджърс Рисърч Груп работи от близо десетилетие.

Сензорът използва измерване на топлинен транспорт, което означава, че сензорът използва малки количества топлинна мощност, за да повиши минимално температурата на кожата. Ако шунтът работи и излишната церебрална гръбначно-мозъчна течност се оттича правилно, сензорът ще измери характерен топлинен подпис. По същия начин, ако няма дебит, тъй като шунтът е работил неправилно, сензорът ще може бързо да покаже, че чрез измервания на топлинния поток.

Екипът е тествал устройството в лабораторията, преди да се насочи към клиниката, за да извърши пилотно проучване върху петима пациенти в Северозападната мемориална болница. Екипът може да открие ясни разлики в случаите между измерванията по работни шунтове и в съседни объркващи контролни места без поток.

„Това означава, че ако някой иска да провери дали шунтът му работи, да речем, когато го боли глава, той може бързо да направи това, което наричаме„ измерване на място “, каза съавторът д-р Тайлър Рей, постдокторант в изследователската група на Роджърс. "Това устройство може също така да измерва потока през целия ден, като за първи път дава възможност за непрекъснато наблюдение на ефективността на шунта. Това може да доведе до важни прозрения в динамиката на мозъчно-гръбначния поток, по-рано недостъпни с настоящите диагностични инструменти и техники за измерване на потока. "

Това проучване е финансирано от Центъра за биоинтегрирана електроника в Северозапад с малко допълнително финансиране чрез транслационния грант Dixon във Файнберг.