Ученые из США и Южной Кореи разработали высокоточную систему отслеживания внутричерепного давления с использованием миниатюрного датчика, который хирургическим катетером доставляется к поврежденному участку без разрезов. Новая технология контроля давления позволит наблюдать за состоянием пациентов с травмой головы и оптимизировать их лечение.
Черепно-мозговые травмы приводят к осложнениям, инвалидности или смерти в половине случаев по статистике. Транспортные происшествия, падения и удары могут вызвать серьезные нарушения здоровья. Многие патологические состояния сопровождаются повышенным внутричерепным давлением, которое нужно постоянно контролировать, чтобы предотвратить критические ситуации. Большинство современных клинически доступных методов измерения давления инвазивны, например, внутрижелудочковые зонды.
Авторы нового исследования подчеркнули, что подобные способы мониторинга не гарантируют долгосрочности и стабильности из-за дискретности полученных данных, что затрудняет калибровку. Существует также вероятность неточностей измерения и дрейфа нулевого сигнала в датчиках, то есть медленного систематического или хаотического изменения выходного сигнала при неизменном входном. К тому же такие методы требуют хирургического вмешательства — проникновения внутрь черепной коробки, что увеличивает риск осложнений.
Эндоваскулярный подход считается минимально инвазивным методом. Через кровеносные сосуды на конечностях хирурги с помощью инструментов размером несколько миллиметров, производя прокол и вводя катетер, получают доступ к сердцу, головному мозгу и другим органам по венам и артериям. Этот щадящий способ характеризуется меньшей кровопотерей и более быстрым восстановлением пациента.
Группа исследователей создала эндоваскулярную биоэлектронную систему, в которую встроен тонкопленочный датчик. Для транспортировки системы применялся… стент…либо трубка с формой, обеспечиваемой встроенным каркасом из металлической сетки.
В эту раздувающуюся во время работы систему ввели ультратонкий наномембранный датчик, размер которого меньше… десятицентовика Это самая тонкая и мелкая монета, которая когда-либо чеканилась в Соединенных Штатах.
Разработчики стремились добиться не только компактности устройства, но и точности передачи данных при большой скорости их сбора. Платформа предназначена для регистрации как статических, так и динамических изменений давления, включая колебания пульсационного типа, с высокой чувствительностью. дуральном венозном синусе Мониторинг осуществляется благодаря головному мозгу, что исключает необходимость в сложных беспроводных системах и постоянной настройке.
Испытания in vitro и in vivo продемонстрировали высокую чувствительность датчика — 0,052% миллиметра ртутного столба и широкий считываемый диапазон давления от трех до 30 миллиметров ртутного столба. Производительность сохранялась без калибровки и дрейфа нуля. Статистический анализ подтвердил соответствие устройства клиническому эталону, что может расширить его применение для минимизации рисков осложнений и лечения пациентов в отделениях нейрохирургии.
Научная работа опубликована в журнале Advanced Healthcare Materials.