Znajdź zawartość

Miłośnicy serialu science-fiction Star Trek z pewnością pamiętają urządzenie zwane tricorderem. Pozwalało ono, między innymi, ocenić dokładnie stan zdrowia badanego pacjenta na odległość. Nasza medycyna niestety musi posiłkować się sondami, czujnikami i elektrodami, chcąc zdiagnozować chociażby pracę serca. Być może jednak niedługo sen Gene'a Roddenberry'ego (twórcy serialu) zacznie się ziszczać. Elektrody i przyczepiane czujniki pozwalają na dokładną analizę rytmu serca, czy oddechu, ale na dłuższą metę jest to rozwiązanie niewygodne - wymaga precyzyjnego przylepiania, uwiązuje pacjenta do aparatury i nie nadaje się dla osób poruszających się. Artykuł w Review of Scientific Instruments, periodyku wydawanym przez American Institute of Physics pozwala spodziewać się rewolucji w tej dziedzinie. A szykują ją dwaj japońscy naukowcy z Kyushu University: Atsushi Mase i Daisuke Nagae. Opracowane przez nich urządzenie wykorzystuje do badania pacjenta mikrofale o małej mocy, bardzo czuły odbiornik rejestruje ich odbicia i przesunięcie w fazie, pozwalając zmierzyć nawet bardzo małe zmiany w organizmie. Dalej do działania ruszają cyfrowe algorytmy odszumiania i przetwarzania sygnałów. Po odfiltrowaniu przypadkowych ruchów ciała aparat pozwala w czasie niemal rzeczywistym (z niewielkim opóźnieniem) monitorować pracę serca i autonomicznego układu nerwowego oraz oddychanie. Oczywistym zastosowaniem będzie ciągły monitoring chorych, ale potencjalne pola działania to również np. wykrywanie pierwszych oznak senności u kierowcy. Niestety, od razu pojawiły się także pomysły masowego monitorowania skupisk ludzkich, jak wykrywanie oznak stresu wśród pasażerów linii lotniczych, które mogłyby sugerować, że osoba zdenerwowana ma coś na sumieniu, czy może jest nawet terrorystą. Wykorzystania słynnego tricordera do inwigilacji autorzy serialu Star Trek nie przewidzieli.

Vladimir Leonov z belgijskiego centrum badawczego Imec opracował elektrokardiograf i elektroencefalograf, które działają wyłącznie dzięki bateriom słonecznym i ciepłu ludzkiego ciała. Tym samym stworzył urządzenia idealne do stosowania w warunkach polowych: w regionach pozbawionych dostępu do prądu czy spustoszonych przez wojnę lub katastrofy naturalne. Belg wykorzystał energooszczędne części oraz wiele form energii odnawialnej. Urządzenia dostępne we współczesnych klinikach mogą być zminiaturyzowane i mieścić się w walizce. Co więcej, aparaty te są w stanie zasilać się same, lekarz nie potrzebuje więc baterii ani podłączania do czegokolwiek – wyjaśnia wynalazca. By Leonov mógł opracować swoje urządzenia, należało ulepszyć ogniwa termoelektryczne, które pozwalają wygenerować prąd dzięki różnicy temperatur, oraz miniaturowe panele słoneczne. Wg naukowca, ogniwo termoelektryczne może zapewnić napięcie rzędu 400 mikrowoltów na każdą zmianę temperatury o ok 19°C (34 stopnie Fahrenheita). TEG jest w stanie, w pomieszczeniu, wytworzyć 25-30 mikrowatów z 1 cm2. Z pomiarów Leonova wynika, że w temperaturze od -4 do 0 stopni Celsjusza możliwe jest pozyskanie do 1 miliwata z centrymetra kwadratowego skóry. Całe ciało generuje 100-120 watów mocy, a pod uwagę należy wziąć jeszcze efektywność konwersji termoelektrycznej.. Dzięki wiatrowi czy cieniowi ogniwa nadal generują prąd, choć temperatura otoczenia i ciała się zrównują. Zastosowanie ogniw termoelektrycznych pozwoliło Belgowi rozwiązać problemy, jakie napotykał wcześniej. Same panele się nie sprawdzały, gdyż stan pacjentów podpiętych do EEG czy EKG wymaga przebywania w pomieszczeniach lub przynajmniej unikania słońca. Podobnie miały się sprawy z generatorami piezoelektrycznymi, pozwalającymi na przekształcenie energii mechanicznej w elektryczną. Niestety, chorzy nie ruszają się zbyt intensywnie, bo leżą najczęściej w łóżku. Nie da się jednak ukryć, że nawet osoba w śpiączce wytwarza ciepło, a jeśli w dodatku do miejsca, gdzie przebywa, dociera choć trochę światła dziennego, wspólnymi siłami da się już coś uzyskać. Na początku zarówno elektrokardiograf, jak i elektroencefalograf przypominały niewygodne słuchawki. Nie trzeba było jednak długo czekać na kolejne posunięcie Leonova, który zaproponował koncepcyjny T-shirt z wbudowanym EKG. Zanim urządzenia jego pomysłu trafią do szpitali, technologia musi się upowszechnić i potanieć. W artykule opublikowanym w piśmie Journal of Renewable and Sustainable Energy autorzy omawiają m.in. aparaturę zasilaną dzięki ludzkiemu ciału oraz metody jej hybrydyzacji z fotoogniwami. Przewidują, że dzięki termoregulacji naszych organizmów oraz ogólnym prawom termodynamiki uda się połączyć rzeczywistość z wizjami rodem z science fiction. Oprócz EEG i EKG, w pracowni Leonova i Ruuda Vullersa powstał też noszony jak zegarek na przegubie ręki oksymetr - urządzenie do automatycznego określania procentowej zawartości tlenu we krwi.

Dwie pozornie niespokrewnione choroby, epilepsja oraz arytmia serca, mogą mieć wspólne podłoże molekularne - uważają naukowcy z Baylor College of Medicine w Houston. O odkryciu dowiadujemy się dzięki czasopismu Science Translational Medicine. Odkrycia dokonano podczas badań nad białkiem KCNQ, pełniącym funkcję tzw. kanału jonowego, czyli cząsteczki pełniącej funkcję "pompy" i "zaworu" regulującego przepływ jonów pomiędzy wnętrzem komórek i ich otoczeniem. Właściwości te umożliwiają KCNQ kontrolę nad różnicą potencjałów elektrycznych po obu stronach błony komórkowej. Przez wiele lat uważano, że jedynym miejscem występowania KCNQ jest mięsień sercowy, w komórkach którego wytwarza ono różnicę potencjałów elektrycznych konieczną dla wyzwolenia skurczu komórek mięśniowych. Dzięki badaniom kierowanym przez dr Alikę Goldman okazało się jednak, że proteina ta występuje (przynajmniej u myszy) także w także w mózgu, gdzie osiąga najwyższą aktywność w przodomózgowiu i pniu mózgu - dwóch rejonach biorących istotny udział w rozwoju napadów padaczki. Już podczas wcześniejszych badań wykazano, że mutacje w genie kodującym KCNQ mogą powodować zaburzenia rytmu serca. Zespół dr Goldman postanowił sprawdzić, czy ta sama mutacja może spowodować rozwój padaczki - choroby, której rozwój, podobnie jak w przypadku arytmii, jest bezpośrednio związany z zaburzeniem aktywności elektrycznej komórek. Jak wykazano na podstawie analizy elektrokardiograficznej (EKG) oraz elektroencefalografii (EEG) myszy zmodyfikowanych genetycznie w celu wywołania mutacji w genie KCNQ, epizody nieprawidłowego rytmu serca w wielu przypadkach występowały równocześnie z napadami padaczki. To ekscytujące, ponieważ dostarcza pierwszej molekularnej wskazówki [na temat możliwego współwystępowania obu chorób], cieszy się dr Jeffrey Noebels, jeden z autorów studium. Badacz natychmiast studzi jednak nadmierny entuzjazm podkreślając, że wciąż nie wiadomo, dlaczego dwa odległe od siebie organy tak często zaczynają szwankować równocześnie. Wśród możliwych przyczyn równoczesnego występowania zaburzeń autorzy wymieniają m.in. oddziaływanie hormonów stresu, lecz jak na razie pozostaje to wyłącznie hipotezą. Nawet jeżeli jednak jej prawdziwość zostanie ostatecznie potwierdzona, musimy pamiętać, że przeprowadzony eksperyment dotyczył ściśle wybranej populacji myszy. Nikt nie wie, czy identyczne zjawiska mogą zachodzić także w przypadku człowieka.

Niezależny programista Ivor Kovic uruchomił inicjatywę, której celem jest opracowanie 12-elektrodowego zestawu do elektrokardiografii (EKG) wraz z oprogramowaniem do jego obsługi. Marzeniem twórcy jest opracowanie otwartoźródłowej technologii, którą będzie można wdrożyć niskim kosztem w krajach nisko rozwiniętych. Oprogramowanie, nad którym chce pracować Ivor, ma być rozwinięciem opracowanych dość dawno temu systemów trójelektrodowych. Zwiększenie liczby odprowadzeń pozwoli na znaczne zwiększenie czułości aparatu i wiarygodności testu, co z oczywistych względów jest cechą wysoce pożądaną. Projekt, nazwany przez jego twórcę openECGproject, ma pozwolić na stworzenie nowoczesnego urządzenia dostępnego po cenach wielokrotnie niższych od tych proponowanych przez gigantów rynku urządzeń diagnostycznych. Wszystko to, oczywiście, w trosce o pacjenta i lepszą diagnostykę chorób serca. Opracowywany sprzęt ma być podłączany do standardowych komputerów osobistych, zaś obsługujący go program powinien współpracować z większością powszechnie stosowanych systemów operacyjnych. Całe jego oprogramowanie ma z kolei powstać w duchu Open Source, a więc z prawem wglądu i modyfikacji kodu źródłowego dla każdego programisty. Dalsze plany wynalazcy obejmują zaadaptowanie całości do współpracy z urządzeniami przenośnymi, a także wzbogacenie go o takie dodatki, jak moduł łączności bezprzewodowej. Kilka słów na temat openECGproject opublikował sam Ivor: nasz projekt jest całkowicie filantropijny i zależy od dobrej woli ochotników, którzy chcą pokazać, że nie są obojętni. Każdy może pomóc, więc zadbajcie o to, by odwiedzić stronę http://www.open-ecg-project.org , a także promować ją i polecać ją innym. Na nas ta szlachetna inicjatywa zrobiła bardzo pozytywne wrażenie, więc przyłączamy się do apelu.

W Interuniversity Micro-Electronic Centre (IMEC), niezależnym instytucie badawczym w Eindhoven, powstało urządzenie, które można uznać za nowocześniejszą wersję Holtera. Przypomnimy, że Holter służy do 24-godzinnego monitorowania rytmu serca. Składa się ono z szeregu elektrod przyczepianych do klatki piersiowej oraz połączonego z nimi dość sporego urządzenia rejestrującego, które pacjent nosi przy pasku. Używanie tradycyjnego Holtera nie jest więc zbyt wygodne. Nowe urządzenie spełnia identyczną rolę jak Holter, jednak jest zbudowane tak, że pacjent ma znacznie większą swobodę. Składa się ono z jednej części monitorującej, przyklejanej bezpośrednio do klatki piersiowej, oraz odbiornika wielkości karty kredytowej. Oba elementy komunikują się ze sobą bezprzewodowo. Odbiornik zapisuje dane i je analizuje. Jeśli wykryje nieprawidłowości w pracy serca, wzbudza alarm. Urządzenie może być wykorzystane np. do nadzorowania przez służby ratunkowe stanu zdrowia starszych pacjentów, którzy mieszkają samotnie. Część przyklejana do klatki piersiowej ma wymiary 2x6 centymetrów i wykorzystuje standardowy nadajnik radiowy, działający podobnie jak Bluetooth, jednak o znacznie mniejszej mocy. Z kolei odbiornik wyposażono w baterię i dwa gigabajty pamięci flash, w której przechowywane są dane z monitoringu. Może się on łączyć z komputerem czy telefonem komórkowym, za pomocą których dane są przekazywane do kliniki opiekującej się danym pacjentem. Na razie urządzenie opracowane przez IMEC nie rejestruje równie wielu parametrów pracy serca co EKG. Jednak daje znacznie więcej informacji niż stosowane dotychczas proste przenośne monitory. Naukowcy z IMEC pracują nad takim udoskonaleniem swojego urządzenia, by było ono w pełni przenośnym EKG.

Zgodnie z najnowszymi wynikami badań, jedzenie grillowanego lub pieczonego tuńczyka czy innych ryb korzystnie wpływa na układ elektryczny serca. Może to zapobiec zaburzeniom rytmu serca. Wcześniejsze badania powiązały jedzenie ryb ze zmniejszonym ryzykiem nagłej śmierci oraz nieregularnego rytmu serca, ale nie zidentyfikowano mechanizmów tego zjawiska. Dowody z eksperymentów na zwierzętach sugerowały, że oleje rybne bezpośrednio wpływały na czynność elektryczną serca. Dr Dariush Mozaffarian i zespół z Harvard Medical School przeanalizowali dane 5096 dorosłych, zwerbowanych do Cardiovascular Health Study (chodziło o zbadanie związku między spożywaniem kwasów tłuszczowych omega-3 a cechami zapisu EKG). Populacyjne badanie Cardiovascular Health Study trwało 2 lata (1989-1990) i objęło osoby w wieku 65 lat i starsze. Naukowcy poszukiwali czynników ryzyka dla chorób sercowo-naczyniowych. Jedzenie tuńczyka lub innych grillowanych czy pieczonych ryb przynajmniej raz w tygodniu wiązało się z niższym tętnem niż w przypadku osób jedzących ryby rzadziej niż raz w miesiącu. Co więcej, jedzenie ryb przynajmniej pięć razy w tygodniu wywoływało jeszcze zdrowszy rytm bicia serca. Spożycie "morskich" kwasów tłuszczowych n-3 wydaje się wywoływać podobne efekty. Konsumpcja smażonych ryb nie wpływała na zmiany w EKG. Szczegółowe wyniki badań można znaleźć w sierpniowym wydaniu Journal of the American College of Cardiology.