Kiekvienais metais mažiausiai 1,7 milijono suaugusiųjų Jungtinėse Valstijose ir dar milijonams žmonių visame pasaulyje suserga sepsiu – gyvybei pavojinga liga, kuri atsiranda, kai organizmo imuninė sistema itin reaguoja į infekciją. Būklė, kurią gali būti sunku nustatyti ir gydyti, greitai pažeidžia audinius ir gyvybiškai svarbius organus ir yra viena iš pagrindinių mirties priežasčių ligoninėse.
Siekdama padėti gydytojams pastebėti, kada liga gali vystytis, viena medicinos technologijų įmonė „Opticyte“ sukūrė naują, neinvazinį prietaisą, galintį siųsti įspėjimus, kai paciento ląstelėse sumažėja deguonies kiekis – ankstyvas sepsio požymis. Tada gydytojas gali gydyti pacientą, dažnai antibiotikais ir intraveniniais skysčiais, kad išvengtų sunkiausių greitai besikeičiančios būklės simptomų.
Lori Arakaki, mokslų daktaras, technologijos, vadinamos VitalO2, išradėjas ir Opticyte įkūrėjas bei vykdomasis pareigūnas, prietaisą pavadino potencialiu žaidimų keitikliu ir dėl geros priežasties: tai pirmasis ir vienintelis ląstelių deguonies monitorius, galintis matuoti mažas deguonies kiekis ląstelėse realiu laiku.
„VitalO2 prietaisą lengva naudoti ir jis gali suteikti gydytojams galutinę realaus laiko informaciją, reikalingą daugelio organų nepakankamumui išvengti“, – sakė Arakaki, studijuojantis bioinžinierius.
Įrenginyje yra monitorius, šviesolaidinis kabelis, skirtas šviesai perduoti, ir odos pleistras, pritvirtintas prie paciento delno. Monitorius šviečia šviesą per laidą ir į odą bei matuoja atspindėtą šviesą. Mašininio mokymosi algoritmas analizuoja atspindėtą šviesą, kad iš paciento raumenų audinio realiuoju laiku būtų matuojamas ląstelių deguonis. Žemas deguonies kiekis raumenų audinyje koreliuoja su mažu deguonies kiekiu gyvybiškai svarbių organų ląstelėse, kai deguonies trūkumas yra sisteminis arba patenka į kraują.
Šiuo metu prietaisas taip pat yra perspektyvus stebint žemą deguonies kiekį traumų, širdies nepakankamumo ir kitų sąlygų metu.
„Ateityje aš tikiuosi, kad VitalO2 bus plačiai naudojamas skubios pagalbos skyriuose, ICU, chirurgijos skyriuose, slaugos namuose, greitosios pagalbos automobiliuose ir kitose vietose, kur reikia greitų ir tikslių ląstelių deguonies matavimų“, – sakė Arakaki.
Iki šiol prietaiso prototipas buvo išbandytas atliekant pirmąjį stebimą sepsio tyrimą, kuriame dalyvavo apie 150 pacientų dviejuose medicinos centruose Sietle. Tikėtina, kad artimiausiu metu bus atlikti papildomi tyrimai, naudojant VitalO2 prietaisą, siekiant numatyti pacientų, sergančių sepsiu, organų disfunkciją ir mirtį. „Opticyte“ taip pat atlieka nuolatinius tyrimus, teikiančius vilčių teikiančių pirminių rezultatų gerinant sprendimus dėl raudonųjų kraujo kūnelių perpylimo vėžiu sergantiems pacientams ir atpažįstant šoką pacientams, kuriems atlikta širdies operacija.
Šiuo metu deguonies kiekis kraujyje matuojamas prietaisu, vadinamu pulsoksimetru, kuris yra piršto gale ir veikia naudojant šviesos pluoštus. Tačiau ši dešimtmečių senumo technologija matuoja tik arterinio kraujo prisotinimą deguonimi, o ne ląstelių ar audinių lygiu. Problema ta, kad sergant sepsiu ir kitomis sunkiomis ligomis, oksimetro rodmenyse dažnai būna normalus deguonies kiekis kraujyje, net kai ląstelėse ir audiniuose nepakanka deguonies. Dėl to pulsoksimetrai gali lengvai nepastebėti ankstyvų sisteminio deguonies trūkumo požymių, susijusių su sepsiu, kraujavimu ir širdies nepakankamumu – visose situacijose, kurios gali greitai baigtis organų nepakankamumu ir mirtimi.
Tyrimai parodė, kad pulsoksimetrai turi didesnį klaidų lygį matuojant deguonies kiekį juodaodžių pacientų kraujyje. Svarbu tai, kad Opticyte VitalO2 prietaisas buvo sukurtas ir išbandytas nuo pat pradžių, kad būtų tikslus žmonėms, turintiems skirtingą odos atspalvį arba pigmentacijos lygį nuo šviesios iki tamsios, todėl pacientams sumažėjo matavimo klaidų tikimybė, sakė Arakaki. Prietaiso algoritmas taip pat buvo sukurtas taip, kad būtų jautrus skirtingoms lytims ir kūno svoriams.
„Šis prietaisas patenkins ilgalaikį medicininį poreikį, ypač greitosios medicinos pagalbos ir kritinės pagalbos bendruomenėse“, – sakė Arakaki. „Yra tiek daug būdų, kaip žmonėms išsivystyti nepakankamas sisteminis deguonies tiekimas, dėl kurio atsiranda organų nepakankamumas.”
2023 m. „Opticyte“ gaminiui JAV maisto ir vaistų administracija suteikė „Breakthrough Device“ pavadinimą. Arakaki mano, kad tai pagreitins peržiūros procesą ir per ateinančius vienerius ar dvejus metus suteiks FDA leidimą.
Stephanie M. Davis, mokslų daktarė, NHLBI smulkaus verslo programos koordinatorė, tuo tarpu sakė, kad jos komanda nekantriai laukia tolesnių bandymų rezultatų.
„Tai naujas prietaisas, galintis išgelbėti gyvybes“, – sakė ji. „Vieną dieną tai galėtų padėti sumažinti didelį mirčių nuo sepsio skaičių ligoninėse ir padėti stebėti deguonies išeikvojimą sergant kitomis rimtomis sveikatos būklėmis, įskaitant širdies ligas.