Эпидуральная анестезия, как правило, вполне безопасна, и все же игла должна пройти пять слоев ткани, а значит существует возможность, что что-то пойдет не так. Теперь же ученые хотят предложить новый уровень точности для таких медицинских процедур, разрабатывая оптический датчик, который может быть встроен в наконечник иглы, чтобы дать анестезиологам немедленную обратную связь, чтобы они могли убедиться, что попали в нужное место.
В США эпидуральная анестезия проводится 13 миллионов раз каждый год, при этом до эпидурального пространства, окружающего спинной мозг, не так легко добраться. Анестезиологи используют для этих целей шестидюймовую иглу (10-15 см), чтобы обойти кожу, жир и три вида связок.
В настоящее время анестезиологи действуют «вслепую», ориентируясь лишь по изменениям сопротивления между слоями ткани в качестве руководства, чтобы определить, когда игла попадает в нужное место. В том случае, если ткани пациента отличаются от нормы, точно провести анестезию значительно сложнее.
В 10% случаев иглы вставляются слишком глубоко и попадают в мембраны, окружающие спинной мозг и цереброспинальную жидкость. Эти результаты могут привести к осложнениям, которые включают снижение эффективности препарата, сильные головные боли, а иногда, инсульт или травму позвоночника.
Чтобы снизить подобные риски, ученые из Массачусетского технологического института работают над созданием оптического датчика, который будет информировать анестезиолога о местонахождении иглы. Сейчас они занимаются тестированием различных технологий, в том числе флуоресцентной и отражательной спектроскопии, но самым многообещающим сейчас признан метод Рамановской спектроскопии.
Рамановская спектроскопия основана на рассеянном свете, обычно от лазера в видимом, ближнем инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, позволяющим отслеживать энергетические сдвиги в молекулярных колебаниях образца и получать данные о его химическом составе. Такая технология уже использовалась ранее для различных целей, начиная от анализа подлинности картин до выявления ингредиентов лекарственных препаратах, но ученые теперь определили, что такой метод подходит и для человеческого тела.
«В Массачусетском технологическом институте, у нас есть продвинутые методы для решения биомедицинских проблем», — рассказал научный сотрудник Массачусетского технологического института Чжон Ун Кан. «Например, мы разработали метод спектроскопической диагностики рака, атеросклероза, неинвазивный мониторинг трансдермальной глюкозы и многое другое.»
Сейчас команда ученых создала опытный образец датчика внутри иглы и протестировала его. Датчик использует рамановские сигналы для измерения концентрации белков, таких как альбумин, коллаген, актин и способен различать восемь слоев ткани вокруг эпидурального пространства с 100 процентной точностью. В отличие от флуоресцентной и отражательной спектроскопии, с помощью которых удавалось определить некоторые, но не все восемь слоев.
«Датчик непрерывно измеряет комбинационное рассеивание сигналов, определяя химический состав тканей», — говорит Канг: «Из химического состава можно определить все слои ткани, от кожи до спинного мозга».
Датчик все еще требует дальнейшей доработки перед широким клиническим применением. Например, пока он слишком большой, чтобы поместиться внутри иглы, которая обычно используется для эпидуральных процедур, поэтому команда работает над тем, чтобы уменьшить его диаметр с 2 мм в настоящее время до 0.5 мм.
