Ультразвук в діагностиці та лікуванні захворювань головного мозку

Ультразвукове випромінювання широко використовується у сучасній медицині. В діагностиці акустичні хвилі використовуються для створення візуальних зображень внутрішніх органів та систем для проведення клінічного аналізу, а також хірургічних утручань під візуальним контролем.

Фокусований ультразвук вже став звичним інструментом в малоінвазивній хірургії. Під впливом потужного випромінювання відбувається руйнація злоякісних пухлин без пошкодження шкіри та м’яких тканин.

Менш потужний ультразвук використовується у фізіотерапії та реабілітаційній медицині. Терапевтичний ефект досягається через прогрівання тканини, мікромасаж тощо.

Активно розробляється новий напрямок у використанні ультразвуку, а саме транкраніальна ультразвукова стимуляція (ТУС). 

Група дослідників з Плімутського університету працює та інноваційним використанням ультразвуку в дослідженні структур головного мозку та лікуванні неврологічних захворювань (мігрень, хвороби Паркінсона, обсесивно-компульсивний розлад тощо) без ліків та хірургічного втручання.

Метод базується на здатності ультразвукових хвиль «тиснути» на обрані ділянки головного мозку й змінювати комунікацію нейронів. Ці зміни дозволяють проводити діагностику проблемних ділянок мозку й лікувати вище зазначені хвороби.

Невелике клінічне дослідження на 24 здорових добровольцях показало, що ТУС викликає значні зміни у концентрації нейромедіаторів центральної нервової системи в зоні обробці, а також зміну зв’язку з іншими регіонами. 

Не зважаючи на всіх переваги, впровадження у широку клінічну практику стикається з цілим рядом перепон. Одна з них полягає в тому, що череп та мозок кожної людини унікальні й вимагає індивідуальних коригувань для кожного пацієнта.

Учасник проекту зазначає: «Протягом багатьох років ми працюємо з цією методикою й значно просунулися у розумінні роботи мозку в нормі та патології. Але попри всі досягнення ми не досягли значного прогресу у лікуванні неврологічних захворювань. Однак, якщо дослідження будуть проводитися такими темпами, то ми зуміємо зробити прорив у цій галузі».

Зараз вчені працюють над тестування невеликих ультразвукових приладів, що дозволить їх використовувати як в стаціонарах, так амбулаторних умовах. 

Джерело - medica-tradefair.com

Цифрове моделювання в лікуванні травм колінного суглоба

Вчені Фраунгоферського інституту цифрової медицини MEVIS (Німеччина) отримали наукову премію в галузі ортопедії за розробку цифрової симуляційної моделі колінного суглоба. 

Цифрова модель допоможе в розробці індивідуального плану лікування травм хрестоподібної зв'язки коліна та запобігати довгостроковим проблемам, таких як остеоартрит.

Травми коліна являється найпоширенішою травмою нижніх кінцівок. Стабілізація колінного суглоба та контроль руху коліна вперед і назад відбувається за рахунок системи хрестоподібних зв'язок. Особливо важливу роль відіграє передня хрестоподібна зв'язка. Відновлення цієї зв'язки після травми є складним, оскільки позиціювання та натяг зв’язки значно впливають на рухливість коліна.

До тепер лікування та хірургічні операції проводилися на основі статистичних радіологічних знімків, хоча більшість скарг виникають при русі. В рамках проекту PLANK  (планування та навігація для індивідуального лікування травм хрестоподібної зв'язки) науковці розробили метод, який дозволяє точніше планувати лікування за допомогою динамічного моделювання.

Цифрова симуляція дозволяє лікарям визначити оптимальну фіксацію хрестоподібної зв’язки. Один з учасників проекту зазначає: "Завдяки нашій системі, операції на колінному суглобі можуть стати індивідуальними для кожного пацієнта. А це дозволить підвищить ефективність лікування, а у довгостроковій перспективі уникнути вторинних проблем, таких як пошкодження хряща"

 Цифрова симуляція базується на 3D-моделі колінного суглоба. Для створення моделі використовуються статистичні МРТ знімки колінного суглоба. На їх основі проводять сегментацію анатомічних структур з проектуванням тиску та напруги. Симуляція дозволяє лікарям повністю зосередитися на уражених структурах й проаналізувати рух, напругу та розподіл тиску.

Ефективність цифрової симуляції була підтверджена в експерименті за участю 11 здорових добровольців. МРТ обстеження колінного суглоба проводились під різним навантаженням. Моделювання показало похибку у 2 мм та 1 градус порівняно з контрольним положенням тіла. 

Експерти вважать, що симуляційна модель може використовуватися не лише при лікуванні хрестоподібної зв'язки коліна, але й при постановці імплантатів, лікування переломів тощо.

По матеріалах medica-tradefair.com

Форма серця та ризик розвитку серцево-судинних захворювань.

 Велике мультинаціональне дослідження показало, що форма серця, яка залежна від генетичних факторів,  може слугувати маркером в оцінці ризику розвитку серцево-судинних захворювань.

Вперше проводилося дослідження правого й лівого шлуночків, використовуючи 3D візуалізацію та програмне забезпечення з алгоритмами штучного інтелекту, що дозволило всебічно підійти до цієї проблеми. 

Попередні дослідження акцентувалися на розмірі та об’ємі камер серця, що давало обмежене розуміння впливу структурних варіацій на ризик розвитку хвороби серця. Фокусуючись на формі, дослідники виявили нові гени, які пов’язані зі структурою серця, й відкрили біологічні шляхи, що пов’язують структуру серця з серцево-судинними захворюваннями.  

Один з учасників проекту зазначає: «Це дослідження надає нову інформацію про ризики розвитку серцево-судинних захворювань. Вже давно відомо, що розмір та об’єм мають значення, але вивчаючи форму серця, ми відкрили нове розуміння генетичних ризиків. Ми даємо клініцистам нові цінні інструменти для більш точного прогнозування захворювання».

Дослідники використали дані МРТ візуалізації 40 000 пацієнтів з UKBiobank, біомедичної бази, яка містить дані близько 1000 000 мешканців Великобританії, та створили 3D моделі шлуночків серця. Науковці виявили 11 різновидів форм серця. Генетичний аналіз показав 45 специфічних ділянок у людському геномі, що пов’язані з формою серця. 

Також було виявлено, ряд кардіометаболічних розладів мають генетичне походження.   Зокрема, серце з більш сферичними шлуночками, асоціюються з підвищеним ризиком фібриляції передсердь.

Керівник проекту говорить: «Це дослідження закладає основу для більш широких досліджень генетичних факторів у структурі шлуночків серця. А також підтверджує зв’язок між формою серця та генетикою й демонструє важливість аналізу форми серця для розрахунку ризику серцево-судинних захворювань у кожного пацієнта».

Серцево-судинні захворювання являються лідером серед причин смертності у всьому світі. Результати цього дослідження можуть покращити оцінку ризиків розвитку патології серця. Генетична інформація наддасть інформацію про потенційну небезпеку до появи будь-яких змін чи симптомів.

Більшість експертів вважають, що це дослідження започатковує нову сторінку в розумінні впливу генетики на структуру серця, що вкінці кінців призведе до покращення медичної допомоги всім кардіологічним пацієнтам.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Communications. 

По матеріалах healthcare-in-europe

УЗД датчик для фотоакустичної ендоскопії

Ендоскопічна ультрасонографія являється звичним інструментом в гастроентерології для діагностики злоякісних новоутворень. Метод має свої переваги та недоліки. До суттєвих недоліків спеціалісти відносять обмежену контрастність візуалізації та відображення лише структурних елементів тканини.

Для покращення діагностичної точності науковці намагалися об’єднати ендоскопічну сонографію з фотоакустичною технологією. Такий симбіоз дозволить покращити візуалізацію судинної системи для полегшення виявлення ракових пухлин. 

Головна проблема у створені гібридного датчика полягає в одночасному утримані фотоакустичного й ультразвукового зображень. При чому сенсор повинен мати розміри, які б дозволяли розміщувати його на гнучкому ендоскопі.

При чому світло й ультразвук повинні випромінюватися в одному напрямку для отримання якісної візуалізації. Минулі спроби створити подібний датчик закінчилися невдало через ряд технічних нюансів.

Група науковців з Науково-технологічного університету Поханг, Південна Корея, зуміла розв'язати всі супутні проблеми й створити першу у світі високоефективну фотоакустичну ендоскопічну систему. Вони представили ультракомпактний прозорий сенсор, що дозволяє отримувати ультразвукове й фотоакустичне зображення високої якості. 

У датчику використовувалися п’єзоелектричні монокристали PMN-PT, які відомі своєю проникністю та мініатюрними розмірами. При створенні також використовувалися прозорі матеріали  на основі оксиду індія-олова та уретан для поглинання шуму. Науковці зуміли зберегти структуру ультразвукового сенсора одночасно зумівши забезпечити доступ світла. Така інноваційна конструкція дозволила отримувати якісні зображення ультразвуком й фотоакустикою.

Вчені успішно інтегрували оптико-акустичну систему в компактний сенсор, налаштували обмін даними та вмонтували його у комерційний ендоскоп. Тестування проводили на стравоході свині. 

Були отримані чіткі ультразвукові зображення всіх шарів – від слизової оболонки до м’язів, які нічим не поступалися стандартним обстеженням. Крім того, були отримані якісні фотоакустичні зображення з великої відстані високої якості.

Більшість експертів позитивно відзиваються про нову розробку. Вони зазначають, що успішні експерименти з фотоакустично-ультразвуковою ендоскопічною системою знаменують важливий етап в розробці діагностичних медичних пристроїв з використанням декількох методик.

По матеріалах medimaging

Як зміни клімату вплинуть на здоров'я людини. 5 ключових пунктів.

Одним з ключових питань, які були розглянуті на Кліматичному саміті ООН 2024, що пройшов в Азербайджані, був вплив кліматичних змін на здоров'я людини. 

Прогнози надзвичайно гнітючі. Розрахунки показують, що до кінця століття зміни клімату будуть призводити до 3 мільйонів смертей щорічно. Це набагато більше від щорічних показників смертності від ВІЛ.

В новій доповіді, яку представила міжнародна група експертів Lancet Countdown, вказується на те, що людство стикнеться з "рекордними загрозами" своєму здоров'ю, що пов'язані зі зміною клімату. Основні ризики включають негативний ефект від нестачі харчів, поширення хвороб, виснаження екосистем, зміни в інфраструктурі та економіці. 

Хоча негативні зміни відчують на всіх континентах, включаючи Європу. Найбільше від кліматичних змін будуть потерпати країни Африки через слабку економіку та значні зміни клімату.  

Ось п'ять ключових пунктів, які вплинуть на здоров'я людини при зміні клімату: 

1. Інфекційні захворювання. Поява нових та розповсюдження старих інфекційних захворювань.

Драматичні та різкі зміни клімату збільшать ризики розповсюдження смертельних інфекційних захворювань, таких як малярія, лихоманки денге та лихоманки Західного Нілу, на нові території. Моделювання показало, що популяція москітів може розповсюдитися на інші регіони Африки, Південної Америки і з'явиться навіть у Європі. Паразитичні кліщі, які передають вірус Крим-Конго геморагічної гарячки, теж можуть переміститися на північ з Африки в Європу. 

Значно збільшиться ризик появи нових смертельних інфекцій та пандемій. У 2022 році ВООЗ попередило по розповсюдження лихоманки Ебола через зміни клімату, оскільки кажани, джерело вірусу, будуть мігрувати й шукати нових ареалів існування. 

Зміни клімату полегшать розповсюдження інфекційних захворювань та збільшать ризик пандемій. Це стосується лихоманки Ласса, яку переносять пацюки. Моделювання показало, що пацюки можуть врятуватися від пожеж та повеней, знайти нові місця проживання, розповсюджуючи нові та старі віруси.

2. Продовольча безпека

Зміна клімату призведе до погіршення забезпечення продовольством. В Гані, Західній Африці, в результаті низького рівня опадів у сезон дощів у 2024 році, понад 1.05 мільйонів людей відчувають гостру нестачу харчів. 

Як зазначається у звіті ООН, понад 600 мільйонів людей будуть голодувати до 2030 року через кліматичні потрясіння.

Зміни клімату будуть впливати на продовольчу безпеку з різних сторін - втрата урожаю через засуху, як у Гані, чи погіршення логістики, як у країнах Європи.

Погіршенням продовольчої безпеки призведе до зростання рівня недоїдання. До 2030 від 570 000 до 1 000 000 дітей у віці до 5 років страждатимуть на затримку в рості через недоїдання, що також призведе до вразливості до інфекційних хвороб різного походження.  

3. Доступ до медичних послуг.

Екстремальна погода може фізично зашкодити людям звертатися за медичною допомогою. Кількість днів з екстремальними опадами за період з 2014 до 2023 року збільшилось на 61% порівняно з 1961 - 1990 роками.

Через раптові повені, що спустошили Валенсію в Іспанію, спеціалісти з охорони здоров'я передбачають збільшення рівня кишкових інфекцій, шкіряних інфекцій та гепатиту А. Інформація з Гани вказує на те, що люди не мають фізичного доступу до медичної допомоги - пацієнти, а іноді й медичні працівники, не можуть дістатися до закладів охорони здоров'я.

У доповіді Lancet Countdown вказується, що лише дві третини країн мають плани при надзвичайних ситуаціях у сфері охорони здоров'я. Цей показник має досягати 100%, враховуючи те, що екстремальна погодні явища трапляються все частіше.

Затримки зі скороченням вуглецю лише поглиблюють проблему. Глобальний викид вуглецевих сполук, що досягнув піка у 2023 році, демонструє незначне скорочення.

4. Якість повітря

Погіршення якості повітря є одним з найвідчутніших показників зміни клімату на місцевому рівні. Експерти підрахували, що забруднене повітря призводить до 36 000 смертей у Великобританії, а у Китаї  - до 2 мільйонів смертей. 

Частково ці смерті викликані появою та загостренням респіраторних захворювань, таких як астма та хронічні обструктивні захворювання легень, якими страждають кожний п'ятий мешканець Великобританії. Також на рівень смертності впливають серцево-судинні захворювання та рак легень.  

5.Надзвичайна спека.

У 2023 році ризик теплового удару у людей, які займаються роботою на свіжому повітрі, зріс на 28% порівняно з минулими десятиліттями. Тепловий стрес впливає на загострення таких захворювань, як астма, сечокам'яної хвороби, серцево-судинної патології. Будь-яка фізична активність у спеку може спровокувати ці захворювання.

По матеріалах іnterhospi.com 

Інноваційна система для моніторингу стану дихальних шляхів

Група дослідників Університету Вандербільта розробила систему штучних війок для моніторингу стану мокротиння у дихальних шляхах людини. 

Ця система може відігравати ключову роль у визначенні ступеня тяжкості таких захворювань, як муковісцидоз (МВ), хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ), рак легень, а також в оцінці стану трахеального чи бронхіального стентів. Діагностика проводиться на основі показників в'язкості та товщини секрету.

Ефективне лікування патології дихальних шляхів часто неможливе без постійного моніторингу стану секрету, ключового індикатора запалення й прогресування захворювання. Чинні методи, такі як КТ томографія та бронхоскопія, мають ряд особливостей, які обмежують їх використання в якості метода спостереження в режимі реального часу. 

Одним із суттєвих обмежень комп'ютерної томографії є високе променеве навантаження. А бронхоскопія (обстеження дихальних шляхів за допомогою гнучкого чи жорсткого ендоскопів) відносить до інвазивних процедур. Одним з її головних недоліків - травматизація ніжної слизової оболонки дихальної системи.

Як же працює система штучних війок? 

• Моніторинг в'язкості секрету. Штучні вії приводяться в дію зовнішнім магнітним полем, а зміна їх форм та деформація вимірюється за допомогою гнучкого тензодатчика (сенсор для вимірювання деформації твердих тіл). 

• Вимірювання товщини секрету проводиться за допомогою ємнісного рівнеміра, калібрування та регулювання чутливості проводиться теж за допомогою магнітного поля. 

Як вже згадувалося, система оснащена зовнішнім приладом, який генерує магнітне поле для управління. Отримані дані передаються на смартфон чи  хмарну платформу для аналізу в режимі реального часу, що дозволяє оцінити тяжкість й ступінь патології, рівень закупорки дихальних стендів та прийняти необхідні заходи.

Система пройшла успішне тестування з дихальними стентами на штучних трахеях та трахеях вівці. Результати показали дієвість технології у зборі даних про ступень тяжкості патології та рівня закупорки стентів.

Більшість експертів вважає, що потенціальні можливості системи виходять за межі моніторингу. Завдяки постійному спостереженню в режимі реального часу та бездротовій передачі інформації ця технологія може стати одних з допоміжних інструментів в активному малоінвазивному лікуванні.

По матеріалах medica-tradefair.com

ARTHUR. Автоматизована ультразвукова система для ревматології.

Повністю автоматизована ультразвукова сканувальна система в комбінації з програмним забезпеченням зі штучним інтелектом (ШІ) довела свою ефективність у виявлені ступені запального процесу у суглобах кисті у пацієнтів з ревматоїдним артритом.

Система розроблена данською компанією ROPCA та включає в себе ультразвуковий сканер, роботизований модуль ARTHUR (рухома роботизована консоль з системою позиціювання кисті) та програмний модуль DIANA. Система сканує 11 суглобів на кисті, аналізує отримані дані й діагностує активність процесу.

Класифікація ступня ревматоїдного артриту проводиться згідно стандартам Європейського альянсу ревматологічних асоціацій (EULAR). Система пройшла отримала всі дозвільні документи й зараз успішно використовується в 6 європейських ревматологічних клініках.

На сьогодні у стаціонарних УЗД сканерів високого класу, які оснащені ультразвуковими високочастотними датчиками від 20 МГц та спеціалізованими технологіями, дозволяють отримувати чіткі й контрастні зображення дрібних суглобів та реєструвати процеси запалення.

Але залежність від класу ультразвукового апарату, його комплектації, професійності сонолога знижує ефективність та діагностичну точність. Тому створення спеціалізованих автоматизованих систем являється одним з рішення розв’язанням цієї проблеми.

Схожа ситуація склалась в мамології, що призвело до появи на ринку спеціалізованих автоматизованих УЗД систем (ABUS), які використовують для скринінгу молочних залоз з приводу злоякісних новоутворень.   

Представник компанії розробника зазначає: «Автоматична система може допомогти ревматологам у ранньому виявлені та моніторингу захворювань суглобів запального характеру. Система може встановлюватися у віддалених населених пунктах з відсутністю спеціалізованою медичною допомогою та діагностувати патологію за допомогою телемедициною».

«Слід зауважити, що рівень захворюваності суглобів постійно зростає, а кваліфікованих спеціалістів не вистачає. Тому нам, вже сьогодні, потрібні помічники - надійні інструменти скринінгу. Він зможе негайно дати відповідь, чи у пацієнта з болем в руках ревматоїдний артрит чи остеоартрит, в не чекати декілька місяців для встановлення попереднього діагнозу».

Більшість експертів позитивно сприйняли нову розробку. Провідний ревматолог Вашингтонського університету, США, говорить: «Значною перевагою буде те, що перед візитом до ревматолога пацієнт зможе пройти УЗД обстеження на ARTHUR зі звітом DIANA, а також здати аналіз крові на ревмопроби. Це збереже час для встановлення діагнозу й полегшить моніторинг захворювання».

По матеріалах Medscape