Jak wykryć wodę w płucach? Innowacyjny polski czujnik pomoże diagnozować niewydolność serca

Polski wynalazek ma szansę zrewolucjonizować diagnostykę kardiologiczną! Naukowcom z Uniwersytetu Łódzkiego udało się stworzyć przełomowy czujnik do pomiaru ilości wody w płucach, który ułatwi wczesne wykrywanie niewydolności serca. A problem jest bardzo istotny – tylko w 2019 r. z jego powodu w Polsce zmarło przedwcześnie 124 tys. pacjentów. Na czym polega innowacyjność nowego urządzenia i gdzie znajdzie ono zastosowanie?

Zastoinowa niewydolność serca – co to takiego?

Dzięki współpracy Ministerstwa Zdrowia i Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego w 2023 r. opublikowano dość szokujący raport „Niewydolność serca w Polsce 2014-2021”. Wynika z niego, że choroby układu sercowo-naczyniowego są główną przyczyną wszystkich zgonów w naszym kraju, a wśród nich największe żniwo zbiera niewydolność serca. W 2018 r. chorowało na nią 1,25 mln Polaków, a coroczne koszty leczenia opiewają na sumę 1,6 mld zł. Połowa pacjentów umiera w ciągu 4 lat od postawienia diagnozy.

Jednym z rodzajów schorzenia jest zastoinowa niewydolność serca, która związana jest z zaburzeniami strukturalnymi lub czynnościowymi i powoduje przewodnienie organizmu. Serce nie jest wówczas w stanie przepompowywać całej krwi, a jej część pozostaje w płucach, nogach czy nawet wątrobie. Badanie owych obrzęków – niewidocznych gołym okiem – to kluczowa część diagnostyki niewydolności, która jak dotąd opierała się o niekorzystne dla zdrowia, wysokoenergetyczne techniki RTG oraz kosztowną bioimpendancję, czyli pomiar przewodnictwa ciała. Obie te metody są czasochłonne i wymagają specjalistycznej interpretacji, która opóźnia postawienie diagnozy.

Dodajmy, że wskutek gromadzenia się płynu przesiękowego w pęcherzykach płucnych utrudniona jest wymiana gazowa i dotlenienie organizmu. Jego ilość można badać za pomocą cewnikowania, ale jest to procedura wykonywana tylko w szpitalach, inwazyjna i nie gwarantująca odpowiednio szybkiej diagnozy dla większej ilości chorych. A z objawami takimi jak duszności pacjenci najczęściej zgłaszają się do placówek podstawowej opieki zdrowotnej.

Nowy czujnik łódzkich naukowców

Maciej Ślot, doktorant w Katedrze Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego a jednocześnie kierownik grantu „Badanie przenikalności dielektrycznej płynu przesiękowego”, opracował projekt nowego czujnika, który pomoże szybko, łatwo i bezinwazyjnie wykrywać nadmiar wody w pęcherzykach płucnych. Urządzenie zostało już zgłoszone do opatentowania w Polsce oraz za granicą. Czujnik powstał w ramach badań prowadzonych przez zespół naukowców z Uniwersytetu Łódzkiego, w którego skład oprócz inż. mgr Macieja Ślota wchodzą również dr hab. Wielisław Olejniczak, prof. dr hab. Ilona Zasada oraz kardiolożka, prof. dr hab. n. med. Agata Bielecka – Dąbrowa.

W 2021 r. zespół otrzymał  w tym celu grant w ramach trzeciej edycji Inkubatora Innowacyjności 4.0. Naukowcy wykorzystali fakt, że towarzyszący niewydolności serca przesięk w płucach charakteryzuje się wysoką przenikalnością dielektryczną. Oznacza to, że ma łatwo wykrywalny poziom absorpcji i rozpraszania promieniowania – nowy czujnik wykorzystuje tą właściwość i pozwala ocenić obecność płynu w płucach w najbardziej oszczędny i prosty sposób.

Jak działa czujnik?

Kardiologiczny czujnik skonstruowany przez Macieja Ślota wysyła niskoenergetyczny sygnał, który przenika przez klatkę piersiową pacjenta. Jeśli w płucach znajduje się woda, urządzenie jest w stanie wykryć jej ilość, mierząc poziom transmisji i odbicia sygnału przez zawartość tkanek. Wynik jest wiarygodny i dostępny w przeciągu kilku sekund. Samo urządzenie jest na tyle proste, że będzie mogło być wykorzystywane nie tylko w szpitalach, ale także zakładach podstawowej opieki zdrowotnej. Składa się z nadajnika i odbiornika radiowego, które ustawiane są na wysokości klatki piersiowej pacjenta. Dawka emitowanego promieniowania jest bezpieczna dla zdrowia i umożliwia diagnozowanie nawet pacjentów z wszczepionymi rozrusznikami serca.

Pierwszy model aparatu trafił już do Kliniki Kardiologii i Wad Wrodzonych Dorosłych, działającej w ramach Instytutu Zdrowia Matki Polki i kierowanej prof. Agata Bielecką – Dąbrowę. W ramach badań eksperymentalnych przetestowano go na ponad 150 pacjentach, u których stwierdzono niewydolność sercową. Polski wynalazek ma szansę stać się przełomem w diagnozowaniu niewydolności bez kosztownego sprzętu, wysoce wykwalifikowanego personelu oraz ubocznych skutków zdrowotnych. Co więcej, nowa metoda umożliwia badania bezkontaktowe i wiąże się z niskimi nakładami energetycznymi. Dla pacjentów cierpiących z powodu gromadzenia się wody w płucach innowacyjny czujnik oznacza możliwość szybszej i skuteczniejszej interwencji medycznej.