KTU mokslininkai sukūrė neinvazinį elektrolitų disbalanso kraujyje stebėsenos būdą, kuris gali apsaugoti nuo pavojingų aritmijų

Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai pasiūlė būdą, kaip namų sąlygomis neinvaziniu būdu nuolat stebėti kalio koncentracijos svyravimus kraujyje pasitelkiant elektrokardiogramą. Tai būtų didelis žingsnis į priekį užkertant kelią potencialiai gyvybei pavojingoms būsenoms, į kurias patenka sergantieji lėtine inkstų liga. Visuomenei senėjant, prognozuojama jog tokių pacientų skaičius per artimiausią dešimtmetį išaugs drastiškai – tyrimai rodo, jog daugiau nei pusė vyresniojo amžiaus senjorų serga inkstų ligomis.

Elektrolitai, o ypač kalis, yra ypatingai svarbūs širdies ląstelių veiklai. Sutrikus elektrolitų pusiausvyrai gali atsirasti gyvybei pavojinga aritmija; ekstremaliu atveju – širdis gali visiškai sustoti.

„Reikiamą elektrolitų pusiausvyrą kraujyje reguliuoja inkstai. Tačiau pacientams, sergantiems galutine lėtine inkstų ligos stadija, kai inkstai nebeatlieka savo funkcijos, elektrolitų kiekis kraujyje reguliuojamas hemodialize, kuri vyksta kas trečią dieną. Tai reiškia, kad per dvi dienas tarp seansų šiems žmonėms iškyla rizika, jog elektrolitų pusiausvyra gali sutrikti“, – paaiškina Ana Rodrigues, KTU Biomedicininės inžinerijos instituto tyrėja, viena iš išradimo autorių.

Anot jos, prognozuojama, kad šiandieninėje senstančioje visuomenėje žmonių, kuriems reikalinga hemodializė, skaičius per dešimt metų pastebimai išaugs. Senstant žmonėms, sensta ir jų inkstai. Tyrimai rodo, kad daugiau nei 50 proc. vyresnių nei 75 metų senjorų gali sirgti inkstų ligomis.

Nenormali elektrolitų koncentracija sutrikdo natūralų širdies ritmą. Tokie nukrypimai gali atsispindėti elektrokardiogramoje. Tačiau nustatyti elektrolitų disbalansą pasinaudojant elektrokardiograma sudėtinga dėl signale esančių triukšmų, maskuojančių elektrolitų koncentracijos svyravimų sukeltus subtilius pokyčius. Užduotis tampa ypač sudėtinga, jei elektrolitų lygis viršija normą, tačiau nepasiekia tokio lygio, kai reikalinga skubi medicinos pagalba.

KTU mokslininkų pasiūlytas metodas naudoja matematinius modelius, kurie leidžia kiekybiškai įvertinti vos pastebimus pokyčius ankstyvosiose stadijose. Šis metodas leidžia stebėti kalio – aritmogeniškiausio elektrolito – sukeltus pokyčius tam tikroje elektrokardiogramos dalyje.

„Pirminiai tyrimo rezultatai – daug žadantys. Ateityje mūsų metodas gali tapti skaitmeniniu biomarkeriu kontroliuojant elektrolitų lygį“, – teigia A. Rodrigues.

Mokslininkų sukurtas metodas sudaro galimybes nustatyti padidėjusią kalio koncentraciją prieš prasidedant gyvybei pavojingoms aritmijoms. Tokiu atveju pacientams hemodializė gali būti atliekama anksčiau, taip sumažinant hospitalizavimo ar net ankstyvos mirties tikimybę.

Paprastai norint nustatyti elektrolitų pusiausvyros pokyčius iš paciento imamas kraujo mėginys. Visgi kraujo mėginių negalima paimti už klinikinės aplinkos ribų. Tuo tarpu KTU mokslininkų išradimas leistų namuose neinvaziškai stebėti elektrolitų balansą registruojant elektrokardiogramą.

„Neinvazinis elektrolitų lygio ilgalaikis stebėjimas – palyginti nauja koncepcija, kuri dabar yra dar tik pradinėje vystymo stadijoje. Mūsų straipsnis – vienas iš pirmųjų paskelbtas šia tema ir, kiek mums žinoma, pirmasis tiria kalio svyravimus ambulatorinėmis sąlygomis tarp hemodializės seansų“, – tikina A. Rodrigues.

Šis tyrimas yra glaudaus KTU, Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) ir Saragosos universiteto (Ispanija) bendradarbiavimo rezultatas.

Šiuo metu baigti klinikiniai tyrimai, kuriuose dalyvavo 17 pacientų. Kad patvirtintų gautas išvadas, tyrėjai planuoja tęsti klinikinius tyrimus su daugiau pacientų. Kitas tyrėjų grupės tikslas – sukurti algoritmą, įtraukiantį kitų elektrolitų koncentracijos lygio stebėseną, pavyzdžiui, kalcio.

Vėliau šis algoritmas galėtų būti integruotas į ant riešo dėvimą prietaisą, galintį stebėti paciento būseną registruojant protarpinę elektrokardiogramą. Pacientui prilietus prietaisą kita ranka būtų įrašomas trumpas elektrokardiogramos signalas (maždaug iki dviejų minučių trukmės), o sistema užregistruotų elektrolitų lygį. Jei elektrolitai būtų pavojingai pakitę, pranešimas būtų siunčiamas gydančiajam gydytojui, o pacientui būtų atitinkamai pateikiamos instrukcijos kaip elgtis.

Mokslinis straipsnis „Neinvazinė kalio svyravimų stebėsena ilgojo tarpdializinio intervalo metu“ 2020 metų spalio mėnesį buvo publikuotas moksliniame žurnale „IEEE Access“ (straipsnis atviros prieigos, prie jo rasite ir vaizdo įrašą). Atliktas tyrimas yra projekto „Personalizuotos nešiojamosios technologijos, skirtos įvertinti gyvybei pavojingas sveikatos sąlygas pacientams, sergantiems lėtinėmis inkstų ligomis“ (KidneyLife) dalis, kuris finansuojamas Europos regioninės plėtros fondo (Nr. 01.2.2-LMT-K-718-01-0030) pagal sutartį su Lietuvos mokslo taryba, vykdant Europos Sąjungos investicijų fondų Lietuvoje veiksmų programą.