Американские и южнокорейские исследователи разработали передовую систему контроля внутричерепного давления. Для измерения давления применялся миниатюрный датчик, который посредством хирургического катетера доставляется непосредственно к очагу поражения, исключая необходимость проведения хирургических разрезов. Данная технология позволит отслеживать состояние пациентов, перенесших травмы головы, и окажет содействие в их лечении.
Черепно-мозговые травмы, полученные людьми, в 50% случаев, согласно статистическим данным, вызывают осложнения, приводят к инвалидности или даже летальному исходу. Транспортные происшествия, падения и удары могут повлечь за собой серьезные нарушения здоровья. Многие патологические состояния характеризуются повышенным внутричерепным давлением, которое требует постоянного контроля для предотвращения критических последствий. Большинство современных методов измерения давления, доступных для клинического применения, являются инвазивными, в частности, внутрижелудочковые зонды.
Авторы недавнего исследования подчеркивают, что данные методы мониторинга не гарантируют его устойчивость и продолжительность, поскольку предоставляют разрозненные, а не постоянные данные, что создает трудности при настройке. Существует также вероятность неверных измерений и смещения нуля в датчиках, что проявляется в постепенном, упорядоченном или непредсказуемом изменении выходного сигнала при постоянном входном. Наиболее существенный недостаток заключается в том, что для применения этих методов требуется хирургическое воздействие, то есть необходимо проникнуть внутрь черепной коробки, что увеличивает вероятность возникновения осложнений.
Эндоваскулярный, или внутрисосудистый метод, рассматривается как наименее травматичная альтернатива. Хирурги, используя инструменты небольшого размера, через прокол сосудов на конечностях вводят катетер и получают доступ к сердцу, головному мозгу и другим органам, двигаясь по венам и артериям. Благодаря этому щадящему подходу снижается кровопотеря, и время восстановления пациента сокращается.
Группа исследователей создала эндоваскулярную биоэлектронную систему, в которой интегрирован тонкопленочный датчик. Для доставки применялся стандартный стент, или трубку, форма которой сохраняется благодаря встроенному каркасу из металлической сетки. В этот саморасширяющийся катетер интегрирован специально разработанный ультратонкий наномембранный датчик, размер которого меньше десятицентовика — это самая малогабаритная монета, как по толщине, так и по диаметру, среди всех монет, выпущенных в США.
Инженерам было необходимо обеспечить не только компактность устройства, но и точность передачи данных при высокой скорости их сбора. Платформа была разработана для фиксации как статических, так и динамических изменений давления, включая пульсирующие колебания, с высокой чувствительностью. Интеграция датчика обеспечивает стабильное долгосрочное позиционирование в дуральном венозном синусе головного мозга, что позволяет вести непрерывный мониторинг без использования сложных беспроводных систем или частой повторной калибровки.
Результаты лабораторных и практических исследований продемонстрировали высокую чувствительность датчика, составившую 0,052% мм рт. ст., а также широкий диапазон измеряемых значений давления – от 3 до 30 мм рт. ст. При этом датчик сохранил работоспособность без необходимости калибровки и без изменения нулевого показания. Статистическая обработка данных подтвердила соответствие характеристик устройства и клинического стандарта, что открывает перспективы для его более широкого использования с целью снижения вероятности осложнений и улучшения лечения пациентов в нейрохирургических отделениях.
Научная работа опубликована в журнале Advanced Healthcare Materials.