Monitorizarea în timp real a nivelurilor de oxigen intravascular este importantă pentru a urmări cu precizie starea de sănătate cardiopulmonară a pacienților după o intervenție chirurgicală cardiotoracică. Metodele existente utilizează plasarea intravasculară a cateterelor din fibră de sticlă care prezintă riscuri de deteriorare a vaselor de sânge, tromboză și infecție. Legăturile fizice la sistemele de alimentare pot limita libertatea de mișcare în unitatea de terapie intensivă. Într-un nou raport publicat în Science AdvancesWei Lu și o echipă de cercetători internaționali în cercetări multidisciplinare din SUA, China, Republica Coreea și Italia au introdus un sistem de cateter optoelectronic fără fir, miniaturizat și implantabil. Dispozitivul a inclus componente optice pe sondă, încapsulate de materiale moi biocompatibile. Construcția flexibilă, biocompatibilă, a sondei a reprezentat caracteristica definitorie pentru obținerea unui oximetru performant, prietenos cu organismul, care ar putea monitoriza oxigenul tisular localizat, ritmul cardiac și activitatea respiratorie în timp real. Noul device oferă precizie de măsurare și similaritate de precizie cu standardele existente.

Sistemul cardiovascular

Sistemul cardiovascular furnizează oxigen și substanțe nutritive țesuturilor și celulelor din corp și menține un echilibru adecvat între livrarea oxigenului și consumul pentru funcția fiziologică celulară. Procesul precis de monitorizare a saturațiilor intracardice și vasculare majore, specifice după o intervenție chirurgicală pe cord deschis, este esențial pentru tratarea pacienților care suferă de defecte cardiace congenitale cianotice.

Noul oximetru poate fi conectat la o interfață suplimentară care conține un monitor de afișare și software de control. Platforma introdusă conține o sondă optoelectronică subțire, flexibilă, de tip cateter, care se conectează la un modul electronic mic, portabil pentru măsurători wireless și continue, în timp real, ale oxigenului intravascular, cu precizie de nivel clinic.

Caracteristici de design

Vârful sondei dispozitivului conține diode emițătoare de lumină (LED-uri) miniaturizate de înaltă performanță și fotodiodă (PD) complet încapsulate cu un elastomer de silicon moale, transparent, de calitate medicală. Modulul electronic a acceptat alimentarea reîncărcabilă, controlul circuitului și comunicarea fără fir a datelor prin protocoale Bluetooth. O interfață grafică de utilizator (GUI) desfășurată pe un computer smartphone sau tabletă de monitorizare ICU a permis stocarea vizualizării în timp real și analiza datelor măsurate. Rezultatele au reprezentat progrese importante în tehnologiile optoelectronice fără fir în cardiologie. Platforma a fost complet încapsulată cu un strat de silicon de calitate medicală și a conținut trei componente principale:

  • Un cateter flexibil cu modul redus cu un senzor optoelectronic care conține două diode emițătoare de lumină cu lungimi de undă de emisie de 645 și 950 nm și o fotodiodă de silicon;
  • Un modul electronic Bluetooth flexibil, miniaturizat, pentru montare ușoară pe piele;
  • O interfață grafică personalizată implementată pe un dispozitiv portabil pentru a sprijini vizualizarea în timp real și analiza datelor și pentru a oferi o interfață de control pentru parametrii de iluminare pentru LED-uri.

Echipa a transferat apoi datele wireless pe un computer personal folosind protocoale Bluetooth.

Teste de laborator și studii in vivo

Operațiile cardiace majore se bazează pe monitorizarea saturației venoase de oxigen (SvO2) și a saturației venoase centrale de oxigen (ScvO2), măsurată cu oximetre cu fibră optică pentru a ghida îngrijirea. Echipa a efectuat teste în laborator folosind sânge de cal la diferite niveluri de oxigen și le-a comparat cu sistemele comerciale. Rezultatele au arătat capacitățile de măsurare ale SvO2 și ScvO2 în intervalele relevante. Metoda poate fi implementată în chirurgia și recuperarea cardiacă pediatrică pentru a monitoriza nivelurile de saturație a oxigenului în vase în timpul perioadei postoperatorii timpurii și critice în timp real. Lu și colaboratorii săi au efectuat experimente pe familii de șobolani și dispozitivul a surprins modificările în HR, rata respirației (RR), ischemia și aritmia. Echipa a măsurat, de asemenea, ritmul cardiac și rata respirației în timpul experimentelor. Gradul ridicat de corelație a demonstrat că dispozitivul a oferit suficientă sensibilitate și precizie în monitorizarea în timp real a oxigenării.

În concluzie…

Wei Lu și colegii săi au folosit un oximetru flexibil, subțire, de tip cateter, pentru a monitoriza cu precizie nivelurile de oxigenare venoasă și cardiacă în timp real. Rezultatele au demonstrat o platformă optoelectronică fără fir la scară milimetrică pentru a detecta saturația de oxigenare cardiacă la șobolani în timpul unei intervenții chirurgicale pe cord deschis. Ei au explorat potențialul dispozitivului de a monitoriza nivelurile de oxigen din vasele principale și se așteaptă să efectueze studii suplimentare cu privire la eficiența și fiabilitatea detectării saturației de oxigen la modelele animale mari pentru a imita intervenția chirurgicală pe cord deschis la pacienți.

 

Sursa medicalxpress.com