Новый сенсор поможет анестезиологам в установке игл для эпидуральной анестезии

эпидуральная анестезия

В США ежегодно проводится более 13 миллионов обезболивающих эпидуральных процедур. Хотя эпидуральная анестезия считается в целом безопасной, приблизительно в 10 % случаев наблюдаются осложнения, при которых иглы вставляются слишком глубоко или попадают в неправильные ткани.

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (МТИ) и Центральной больницы штата Массачусетс (ЦБМ) надеется улучшить эту статистику с помощью нового сенсора, который может быть встроен в эпидуральную иглу для того, чтобы помочь анестезиологам направлять ее в нужное место.

В настоящее время анестезиологи должны провести 10–15-сантиметровую иглу через несколько слоев тканей, чтобы попасть в эпидуральное пространство, окружающее спинной мозг. Они понимают, что игла достигла нужной точки, по изменению сопротивления тканей. Тем не менее у некоторых пациентов ткани отличаются от обычных, что может осложнить определение правильного позиционирования иглы.

«Игла устанавливается фактически вслепую, – говорит T. Энтони Андерсон, анестезиолог из ЦБМ и доцент Гарвардской медицинской школы. – Она может проникнуть слишком глубоко или попасть в неправильные ткани, а это означает, что пациент не ощутит желаемого эффекта или даже получит травму».

В большинстве случаев такие осложнения приводят к снижению эффективности обезболивающего средства или к мучительной головной боли после процедуры. В редких случаях, при которых игла проникла слишком глубоко или попала в кровяной сосуд, может произойти инсульт или повреждение спинного мозга.

Разделение тканей

Для повышения точности размещения эпидуральной иглы Андерсон объединился с учеными из Лазерного биомедицинского исследовательского центра МТИ под руководством Питера Со, профессора машиностроения и биомедицинской техники.

Со и ученый-исследователь МТИ Чон Ун Кан разработали и протестировали несколько видов оптических сенсоров, которые можно разместить на кончике эпидуральной иглы, и установили, что лучший из них – это сенсор, основанный на раман-спектроскопии. Этот метод, в котором для измерения перепадов энергии в молекулярных вибрациях используется свет, предоставляет подробную информацию о химическом составе тканей. В этом случае исследователи измеряли концентрацию альбумина, актина, коллагена, триолеина и фосфатидилхолина, чтобы точно определить различные слои тканей.

Этот сенсор, описанный исследователями в журнале Anesthesiology, обеспечивает немедленный отклик, сообщая анестезиологу, в каких тканях находится игла. При вводе эпидуральная игла проходит через пять слоев – кожа, жировая прослойка, надостная связка, межостистая связка и желтая связка – до того, как достигнет эпидурального пространства, которое и является ее целью. За этим пространством находится твердая оболочка мозга – жесткая мембрана, окружающая спинной мозг и спинномозговую жидкость.

«Сенсор постоянно измеряет сигналы раман-спектроскопии, которые сообщают о химическом составе тканей. По химическому составу можно определить все слои тканей от кожи до спинного мозга», – говорит Кан.

Группа обнаружила, что раман-спектроскопия может различать каждый из восьми слоев тканей вокруг эпидурального пространства с точностью 100 %. Два других способа, которые тестировали ученые (флуоресцентная и отражательная спектроскопия), могли различать некоторые слои, но не все восемь.

«Слепые процедуры»

Исследователи испытали сенсор на тканях свиньи и теперь планируют провести дальнейшие исследования на животных перед испытанием на людях. Они также планируют немного уменьшить диаметр сенсора от 2 мм, что слишком много для встраивания в наиболее часто используемые эпидуральные иглы, до 0,5 мм.

Жанин Винер-Крониш, глава отделения анестезии и интенсивной терапии в ЦБМ, считает, что этот тип сенсоров значительно увеличит безопасность эпидуральных процедур, а также других процедур, связанных с иглами.

«Эра слепых процедур – это то, от чего нужно уходить, потому что мы очень заинтересованы в повышении безопасности и качества, – говорит Винер-Крониш, которая не участвовала в исследовании. – Этот сенсор мог бы позволить нам проводить относительно слепую процедуру и получать больше информации о том, где находится игла».

Исследователи основали компанию Medisight Corp., чтобы продолжать развивать технологию, которую, по их мнению, можно применять при таких сложно выполнимых с высокой точностью медицинских процедурах, как биопсия при раке или введение препаратов в суставы. Эта попытка коммерциализации поддерживается предпринимательскими программами МТИ, включая Программу МТИ по трансляционным исследованиям (MIT Translational Fellows Program), Программу МТИ по венчурному обучению (MIT Venture Mentoring Service) и Инновационную инициативу МТИ (MIT Innovation Initiative). Группа также получила поддержку от Национального научного фонда в виде гранта по Программе передачи технологий в сфере малого предпринимательства.

Кроме Со, Кан и Андерсон, среди авторов этой работы – Татьяна Губина, выпускница МТИ, и Рамачандра Дасари, главный исследователь химического факультета МТИ.

Энн Трафтон | Пресс-центр МТИ