Niewydolność serca oznacza, że serce nie potrafi tłoczyć krwi wystarczająco skutecznie, by zaspokoić potrzeby organizmu. Chorzy szybciej się męczą, odczuwają duszność, a w ich tkankach może gromadzić się płyn. Na świecie z niewydolnością serca żyje około 64 mln ludzi, w Polsce – około 1,2 mln.

Wraz ze starzeniem się społeczeństwa problem staje się coraz poważniejszy. Co gorsze, stan pacjenta może nagle pogorszyć się pomiędzy kolejnymi kontrolami lekarskimi. Narastający zastój płynu w płucach początkowo bywa trudny do rozpoznania, a kiedy pojawia się silna duszność, chory często trafia od razu na szpitalny oddział ratunkowy. Kolejne hospitalizacje są obciążeniem dla pacjenta, jego bliskich i systemu ochrony zdrowia.

Lekarze, poza oceną objawów, mogą oprzeć diagnozę na badaniach obrazowych i laboratoryjnych, ale narzędzi tych nie można zastosować w domu i używać codziennie. Rentgen i tomografia wymagają aparatury oraz wykorzystują promieniowanie jonizujące, ultrasonografia zależy od doświadczenia osoby wykonującej badanie, a biomarkery z krwi nie wskazują jednoznacznie niewydolności serca. Brakuje prostego, przenośnego sposobu na ilościową ocenę zmian zachodzących w klatce piersiowej.

Taką lukę chce wypełnić zespół pięciu laboratoriów Politechniki Warszawskiej i Uniwersytetu Łódzkiego. Badacze zamierzają połączyć w jednym urządzeniu dwie metody.

Pierwsza wykorzystuje fale mikrofalowe o bardzo małej mocy. Ponieważ woda zmienia właściwości elektryczne tkanek, analiza sygnału może ujawnić, że w płucach przybywa płynu. Druga metoda – bioimpedancja – mierzy, jak ciało przewodzi słaby prąd elektryczny, dostarczając dodatkowych informacji o nawodnieniu, pracy serca i oddychaniu.

Dwa pomiary mają się wzajemnie sprawdzać. Jeśli ruch pacjenta, ułożenie elektrod albo zakłócenia otoczenia zniekształcą jeden sygnał, drugi może pomóc oddzielić zmianę fizjologiczną od błędu. Tory pomiarowe ma odseparować specjalny ekran z grafenu płatkowego, opracowywany na Politechnice Warszawskiej. Wyniki przetworzy model, który wstępnie przeanalizuje dane i przedstawi pacjentowi i lekarzowi czytelne wskaźniki.

Na trzyletnie prace Fundacja na rzecz Nauki Polskiej przyznała ponad 8,28 mln zł w programie TEAM NET FENG. Powstać mają kolejne wersje prototypu, fantomy naśladujące właściwości tkanek, oprogramowanie oraz dokumentacja potrzebna do dalszych badań i certyfikacji. Urządzenie ma być na tyle proste, aby po krótkim przeszkoleniu korzystał z niego personel medyczny, a docelowo także pacjent w domu. W badaniach wykorzystany zostanie rozwijany i chroniony patentami aktywny czujnik mikrofalowy oraz anteny helikalne opracowane przez Uniwersytet Łódzki. Politechnika Warszawska wykorzysta zaś swoje wieloletnie doświadczenie w pomiarach bioimpedancyjnych, konstrukcję Pneumonitora, analizę sygnałów medycznych, technikę mikrofalową i grafenowe ekranowanie. Projekt łączy dorobek fizyków, elektroników, specjalistów mechatroniki i inżynierii biomedycznej.

Nie będzie to na razie gotowy wyrób medyczny. Przed zespołem pozostają testy, walidacja kliniczna i droga regulacyjna. Jeżeli jednak rozwiązanie spełni założenia, domowy pomiar mógłby wcześniej sygnalizować pogorszenie stanu chorego. Lekarz mógłby wówczas zmienić leczenie, zaprosić pacjenta na dodatkową wizytę albo zlecić badania, zanim konieczna stanie się nagła hospitalizacja. Stawką jest więc przesunięcie opieki kardiologicznej o kilka kroków wcześniej: z izby przyjęć do przychodni, a z przychodni – do domu. Właśnie tam najłatwiej zauważyć, że choroba zaczyna wymykać się spod kontroli. (PAP)

Nauka w Polsce

kmp/ agt/