Обнаружить инфекцию в протезах теперь можно без рентгена или МРТ

Новый метод обнаружения инфекций в протезах пациентов разработали инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Созданный способ является неинвазивным – то есть не требует воздействий на кожу с помощью игл или других хирургический инструментов. Сам метод состоит из простой методики визуализации, но требует использования инновационного материала для покрытия протезов.

обнаружить инфекцию в протезах теперь можно без рентгена

«Все сегодняшние методы для обнаружения инфекций требуют, чтобы пациенты проходили достаточно обременительную процедуру визуализации, например, МРТ, компьютерную томографию или рентген», — объясняет профессор структурной инженерии Кен Лох (Ken Loh) из Школы инженерии Якобса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Но способ американских учёных лишен этого недостатка. «Наш метод можно легко применить в обыкновенном кабинете врача или даже в домашних условиях. Он сможет потенциально предоставить качественную диагностическую информацию о месте и степени инфицирования», — добавляет Лох.

Техника визуализации американских специалистов опирается на улучшенную версию томографии на основе электрической ёмкости (electrical capacitance tomography), которая визуализирует человеческие ткани и определяет электрические параметры протезов с использованием безопасных электрических полей.

Алгоритм обработки измерительных данных позволяет медикам реконструировать заданные электрические свойства исследуемого участка. Цель – определить состояние тканей, костей или протезов. Инфекция вызывает изменения, которые могут быть обнаружены с помощью томографии на основе электрической ёмкости. Недавно Лох и его коллеги улучшили алгоритм, чтобы сделать способ ещё более точным.

обнаружить инфекцию в протезах теперь можно без рентгена

Кроме того, специалисты разработали тонкоплёночный датчик, который можно расположить на самом протезе. Такое нововведение позволяет улучшить возможности метода визуализации в выявлении инфекций и других проблем, возникающих в тканях и протезах.

«Новый метод зондирования ранее не был использован для обнаружения инфекций», — говорит Лох.

Плёнка состоит из токопроводящей полимерной матрицы, которая чувствительна к pH, а также из углеродных нанотрубок, встроенных в матрицу. Последние улучшают способность материала проводить электричество, в итоге датчик становится более чувствительным к pH-уровню окружающего пространства. Поясним. Инфекции, вызванные различными микроорганизмами, часто изменяют локальный уровень кислотнрсти (pH) в человеческих тканях и влияют на их способность проводить электричество.

Естественно, исследователям необходимо было проверить свою разработку в действии. Для этого они покрыли пластиковый брус (заменитель реального протеза) тонкоплёночным сенсором и затем подвергли его воздействию нескольких растворов, которые изменили его pH-уровень.

обнаружить инфекцию в протезах теперь можно без рентгена

После каждой процедуры учёные использовали прототип системы, чтобы просканировать брус. Метод успешно выявил участок бруса и изменения электрических свойств бруса во время изменений pH-уровня.

«Сочетание двух методик сделало наш способ оптимальным и потенциально высокочувствительным к различным осложнениям, связанным с протезами и имплантатами», — считает Лох.

Он отмечает, что в будущем можно будет создать многословные тонкоплёночные датчики, которые будут покрывать протезы. Каждый слой сможет фиксировать различные сигналы – следить за инфекциями, изменениями рН-уровня и нагрузкой реальных протезов.

Чуть позже специалисты хотят заняться усовершенствованием измерительной установки и провести ряд испытаний с участием животных.

Исследователи рассказали о разработанном способе обнаружения инфекций на 6-ом Азиатско-Тихоокеанском семинаре по мониторингу здоровья, прошедшем в Австралии (6th Asia Pacific Workshop on Structural Health Monitoring).

Автор: Евгения Ефимова

Ссылка на источник