Лучшие медицинские технологии 2020 года от портала Medgadget.com. Часть 1
2020 год был странным с точки зрения развития отрасли медицинских технологий. Пандемия, возможно, и закрыла отрасли промышленности, но побудила тех, кто работает в медицине, изобретать, адаптироваться и преодолевать кризис быстрее, чем когда-либо прежде. Были созданы быстрые тесты, средства индивидуальной защиты и различные другие инструменты, помогающие бороться с коронавирусом. Именно поэтому основные достижения в технологических разработках были связаны именно с КОВИД-19.
Когда стало ясно, что вирус быстро распространяется через выдыхаемый воздух, необходимо было создать средства индивидуальной защиты для удовлетворения потребностей клинического персонала, а также остального общества.
Американские разработчики из больницы Brigham and Women и Массачусетского технологического института разработали "умную" маску, которая способна почувствовать, подходит ли она пользователю. Она также может контролировать состояние воздушных фильтров и знать, когда они насыщены и нуждаются в замене.
Маска изготовлена из прозрачной силиконовой резины, облегчая таким образом общение с другими людьми при ее ношении. Кроме того, ее можно безопасно стерилизовать и многократно использовать. Исследователи протестировали несколько различных методов стерилизации силиконовых масок, включая автоклав (паровой стерилизатор), помещение их в печь и замачивание в отбеливателе и изопропиловом спирте. Они обнаружили, что после стерилизации силиконовый материал не был поврежден.
Поскольку для дыхания через маску необходимо, чтобы легкие преодолели сопротивление фильтров, их использование в течение длительного времени может быть утомительным. Британская фирма Medi-Immune разработала устройство ProtectivAir, которое, используя ультрафиолетовый свет, стерилизует вдыхаемый воздух, который проходит через него по пути к маске. Оно облегчает дыхание и помогает деактивировать болезнетворные микроорганизмы, а не только задерживать их в фильтре маски.
ProtectivAir состоит из маски для носа и рта, которая через гибкий шланг соединяется с небольшой радиационной камерой, надеваемой на пояс или ремень.
Ученые из университета Индианы разработала антивирусную маску для лица, которая передает электричество по проводам, встроенным внутрь маски. Материал маски состоит из множества крошечных батареек, которые работают вместе, создавая электрическое поле на всей поверхности ткани. Когда в материале присутствует влага, внутри него возникает ток, который уничтожает все болезнетворные микроорганизмы, находящиеся там. В свою очередь маска, созданная специалистами из Городского университета Гонконга, использует графен для деактивации патогенных микроорганизмов. Слой графена обладает антибактериальными свойствами и способен вырабатывать тепло под воздействием солнечного света, что может лежать в основе его способности деактивировать коронавирусы.
Как только маски N95, имеющие электростатические фильтры, стали горячим товаром, их дезинфекция, позволяющая использовать маски несколько раз, стало приоритетом.
Инженеры университета Ренсселаер создали ультрафиолетовую систему для стерилизации тысяч масок в день. Почти в то же самое время американская компания Cleanbox Technology объявила о выпуске CleanDefense, портативного контейнера, который использует излучающие ультрафиолет светодиодные лампы для дезактивации хирургических масок. CleanDefense может очищать четыре маски за цикл от одной до двух минут, что позволяет обеззараживать до 100 масок в час.
Пытаясь решить проблему нехватки оборудования, пригодного для лечения инфицированных пациентов, группа врачей Хорватии создали CroResp, импровизированный респиратор на основе маски для подводного плавания. Аналогичную идею использовала и команда разработчиков из Стэнфордского университета в США.
Диагностика человека, инфицированного коронавирусом SARS-CoV-2, потребовала разработки новых тестов. Несколько команд разработчиков, в том числе из университета Тулейна (США) и в Калифорнийского университета в Беркли, разработали тесты на основе CRISPR, на выполнение которых потребовались считанные минуты, а для считывания результатов использовался смартфон. В новом тесте не применяется полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая, хотя и является точной, но медленно выдает результаты.
Предполагается, что новый метод быстрее, точнее и проще в выполнении, чем тесты золотого стандарта ПЦР.
В Университете штата Иллинойс ученые разработали бумажный тест на вирус. Исследователи Калифорнийского технологического института (США) разработали мультиплексное электронное устройство, которое обнаруживает присутствие коронавируса (SARS-CoV-2), антител против вируса и маркеров воспаления. Устройство предоставляет возможность диагностировать инфекцию КОВИД-19 на дому путем быстрого анализа небольших объемов слюны или крови. Без участия медицинского работника и менее чем за 10 минут.
На ранних стадиях пандемии рос страх, что больницы не будут располагать оборудованием для обеспечения искусственной вентиляции легких тяжелобольных пациентов. Всевозможные компании и университеты начали работу над созданием вентиляторов из коммерчески доступных комплектующих.
Инженеры университета Оберна переделали в вентилятор CPAP-аппарат, а разработчики из университета Мэриленда пошли еще дальше и, использовав доступные в продаже материалы и детали общей стоимостью около 300 долларов, преобразовали в рудиментарный вентилятор грудную помпу. Молокоотсосы создают значительное разрежение, чтобы "откачивать" молоко из женской груди. Оказывается, что такое давление, если его изменить на реверсивное, способно обеспечить необходимое положительное давление, которое необходимо многим пациентам с острым респираторным расстройством.
Несмотря на то, что КОВИД-19 привлек к себе все внимание, был достигнут большой прогресс и в разработке технологий, предназначенных для борьбы с другими заболеваниями. Детектор передозировки опиоидов от шотландской компании Altair Medical получил статус "Прорывной технологии" Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (АВФ). Это носимый на груди беспроводной датчик, который обнаруживает, когда пользователь страдает от опиоидной респираторной депрессии (Opioid Induced Respiratory Depression, OIRD), побочного эффекта от употребления опиоидных препаратов. В этом случае он уведомляет лиц, первыми реагирующих на передозировку, позволяя им прибыть и как можно быстрее назначить соответствующий препарат.
Компания Masimo, наиболее известная по своим пульсоксиметрам, выпустила Bridge - устройство, которое помогает людям преодолеть симптомы абстиненции при лечении от опиоидной зависимости. Оно обеспечивает нейромодуляцию в области затылочных и черепных нервов (V, VII, IX и X) посредством электродов, прикрепленных около уха, и показало в ходе исследования значительную эффективность в облегчении абстиненции.
Более эффективными благодаря ряду новых технологий стали и методы колоноскопии. Система Endoculus для автоматической визуализации и биопсии полипов в кишечнике, созданная специалистами из университета штата Колорадо - это устройство, похожее на миниатюрный танк, способное преодолевать толстую кишку, создавать ее изображение и даже почти автономно проводить биопсию. Новое устройство имеет четыре "гусеницы", которые позволяют роботу двигаться по скользкой и неровной поверхности толстой кишки. Воздушный насос в устройстве используется для надувания толстой кишки и водяной насос для очистки поля действия. Светодиодные лампочки на передней панели освещают окружающую среду, а встроенный модуль для биопсии позволяет прибору брать пробы полипов.
В университете Лидса исследователи создали роботизированную систему колоноскопии, которая полагается на магниты для безопасного перемещения зонда внутри тела. Устройство имеет форму небольшой капсулы, которое закрепляется на конце узкого кабеля и вставляется в анус, а затем направляется на место обследования. Причем не врачом, проталкивающим колоноскоп, а магнитом на роботизированном манипуляторе, расположенном над пациентом.
Другое решение предложили ученые из университета Пердью - они разработали крошечных роботов, которые способны перемещаться через толстую кишку. Роботы контролируются внешним магнитным полем и предназначены для доставки лекарств внутри системы желудочно-кишечного тракта. Они настолько малы, что исследователи смогли протиснуть их через анусы мышей и исследовать крошечный кишечник.
Чтобы помочь обнаружить полипы во время обычной колоноскопии, недавно в Европе была разрешена к применению система искусственного интеллекта FUJIFILM под названием CAD EYE. Она способна сегментировать и анализировать 2D- и 3D-изображения толстой кишки, а также обнаруживать любые подозрительные поражения внутри нее.
Система CAD EYE способна автоматически включаться в разных режимах визуализации - в режиме белого света (White Light) и в режиме LCI (Linked Colour Imaging), обеспечивает соответствие самым высоким требованиям в отношении яркости и контрастности. Такая технология может помочь повысить точность обнаружения образований (полипов) и уменьшить нагрузку на врачей, выполняющих множество ежедневных процедур.
Нарушение работы сердечных клапанов, как правило, поражает пожилых людей, но многие дети рождаются с врожденными пороками сердца, которые требуют установки протезных клапанов. По мере роста детей растут и их сердца, и протезные клапаны приходится неоднократно заменять на более крупные, чтобы не отставать от них. Команда ученых и врачей из Гарвардской и Бостонской детской больницы разработала искусственный клапан, который можно расширить с помощью минимально инвазивной транскатетерной процедуры, чтобы компенсировать рост сердца. Необходимые процедуры гораздо менее инвазивны, чем замена клапанов на более крупные модели, что делает их более простыми для пациентов, а также намного дешевле.
Для детей появился и новый, сертифицированный регулятором отрасли здравоохранения (FDA) способ лечения ушных инфекций. Из-за страха, дискомфорта и боли при разрезах в ушной раковине и установке трубок для барабанной тимпаностомии обычно для детей используется общая анестезия. Разрешенная к применению пациентам в возрасте шести месяцев и старше, система Tula компании Tusker Medical вводит в ухо ионизированное обезболивающее средство Tymbion, которое представляет собой комбинацию лидокаина и эпинефрина. Лекарство при этом вынуждено двигаться в сторону барабанной перепонки благодаря электрическому току, генерируемому внутри специальной ушной затычки, вставляемой в ухо. Затычки обеспечивают и то, чтобы анестезирующий раствор оставался в ухе и не вытекал наружу. Ввод в ухо местного анестетика занимает около десяти минут, в течение которых ребенок может делать все, что захочет.
