Робокатетер научился искать сердечные клапаны на ощупь
Группа ученых из Бостонской детской больницы разработали и успешно испытали на свиньях автономный роботизированный катетер, который способен самостоятельно на ощупь ориентироваться внутри сердца и находить сердечные клапаны. Подробности о проделанной работе исследователи, под руководством Георгиоса Фагогениса (Georgios Fagogenis), опубликовали в Science Robotics. Испытания катетера на автономное обнаружение клапанов проводились на бьющихся сердцах йоркширских свиней.
Современные операции в полости сердца могут проводиться по двум технологиям: малоинвазивной и трансстернальной. В последнем случае доступ к сердцу открывается через разрезанную грудину. Трансстернальное оперативное вмешательство требует длительного восстановительного периода и иногда может быть сопряжено с осложнениями. Малоинвазивное вмешательство обычно проводится с помощью управляемых гибких катетеров, которые заводятся в полость сердца либо через прокол между ребрами и около верхушки сердца, либо через прокол в крупном сосуде, например, бедренной артерии.
Чаще всего малоинвазивные операции сегодня используются для замены одного из клапанов сердца (обычно митрального, который чаще имеет врожденные или приобретенные повреждения), а также при ангиопластике, стентировании, стенозах клапанов и для устранения дефекта межпредсердной перегородки. Восстановительный период после малоинвазивных операций на сердце обычно довольно короток и обычно не доставляет серьезного беспокойства пациентам.
Малоинвазивные операции на сердце как правило сопряжено со множеством сложностей, наиболее серьезной из которых является ориентирование внутри сосудистой сети и в полости сердца. Такие операции проводятся без остановки сердца, и кровяной ток сильно снижает визуальное ориентирование. Контроль продвижения катетера как правило проводится с помощью эхокардиографии, однако такой метод может не давать четкой визуализации: при бьющемся сердце происходит движение тканей и крови, что ухудшает качество изображения.
Гибкий робокатетер, разработанный учеными из Бостонской детской больницы, способен ориентироваться в полости сердца на ощупь, сперва обнаруживая стенку, а затем медленно продвигаясь вдоль нее. Для этого исследователи установили на кончике катетера датчик, измеряющий величину оказываемого на стенки органа давления. Для управления катетером используется алгоритм, разработанный с помощью технологий машинного обучения. Получившаяся система способна отличать мышечные стенки сердца и соединительную ткань, а также исследовать состояние клапанов.
Для испытаний ученые в сердцах нескольких свиней породы Йоркшир заменили клапаны аорты искусственными клапанами. При этом во время замены новые клапаны были намеренно установлены неверно, чтобы имитировать паравальвулярное подтекание, то есть продавливание части крови через зазор между стенкой аорты и самим клапаном. Подобные подтекания могут возникать, например, при инфекционных поражениях зон вокруг искусственных клапанов.
Во время испытаний катетер заводился через прокол ближе к верхушке сердца, после чего его переключали в автономный режим. Затем катетер уже на ощупь самостоятельно обнаруживал клапан. После того, как робокатетер находил клапан аорты, система переключалась в ручное управление, при котором врач-оператор с помощью катетера устанавливал сосудистый окклюдер, устройство, для закрытия щелей между клапаном и сосудистой стенкой. Автономное обнаружение клапана было успешным в 95 процентах случаев, однако точность следования аортальному кольцу при обследовании составляла только 66 процентов.
Исследователи провели серию испытаний, в которых робокатетер находил клапан аорты самостоятельно и в которых за ведение катетера полностью отвечал врач. В целом использование катетера в автономном режиме позволяло ускорить обнаружение клапана. Относительно невысокую точность следования устройства аортальному кольцу, при которой производилось исследование стенок аорты в месте примыкания к клапану для обнаружения подтекания, исследователи объясняют намеренно завышенной чувствительностью датчика. При такой чувствительности катетер производил лишь легчайшие касания стенок.
В ноябре 2017 года ученые из США и Германии представили роботизированное устройство, помогающее сердцу биться. Оно крепится к межжелудочковой перегородке и его мягкие элементы механически сдавливают орган, провоцируя сокращения и расслабления. Устройство успешно испытали на бьющемся свином сердце, анатомически наиболее схожем с сердцем человека.
Василий Сычёв
Эти изменения сохранялись до 15-летнего возраста
Нидерландские ученые исследовали воздействие антидепрессантов во время беременности на развитие головного мозга детей и выяснили, что у детей, чьи матери принимали селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), было меньше серого вещества головного мозга, чем у детей, чьи матери этого не делали. Как сообщается в JAMA Psychiatry, наиболее сильно пострадал кортиколимбический контур, и эти изменения сохранялись до 15-летнего возраста. Считается, что от 7 до 20 процентов женщин испытывают симптомы депрессии и тревоги (в некоторых регионах доля таких женщин достигает 25 процентов). Какое-то количество этих женщин принимает антидепрессанты (в основном СИОЗС): например, в США около 10 процентов беременных женщин получают такое лечение, а в Северной Европе — 1-2 процента. Хотя назначение СИОЗС беременным женщинам считается безопасным, их воздействие уже связывали с негативными исходами, включая нарушения развития нервной системы у детей. Однако методологически сложно отделить влияние на такой исход депрессии матери или эффект от самих антидепрессантов. Серотонин влияет на когнитивные способности, внимание и эмоциональную регуляцию Исследования на животных показали, что серотонин также регулирует пролиферацию, дифференцировку и миграцию нейронов и синаптогенез. Исходя из этого можно предположить, что пренатальное воздействие СИОЗС на головной мозг плода может привести к его органическим нарушениям и, как следствие, нарушениям нервно-психического развития. Однако такая связь практически не изучалась на людях. Хеннинг Тимайер (Henning Tiemeier) с коллегами из Роттердамского университета Эразма исследовали 3198 пар мать-ребенок, которые они разделили на пять групп: использование СИОЗС во время беременности, использование СИОЗС только до беременности, симптомы депрессии во время беременности без применения СИОЗС, симптомы послеродовой депрессии и контрольная группа. Всем детям провели магнитно-резонансную томографию (МРТ) для визуализации головного мозга в возрасте от 7 до 15 лет. Средний возраст матерей составил 31,1 года. По сравнению с контрольной группой участницы, принимавшие СИОЗС во время беременности, имели более низкий доход семьи, потребляли меньше алкоголя, чаще курили табак и употребляли бензодиазепины. Участницы, которые страдали от депрессии во время беременности, были моложе и имели меньшее количество лет образования. Воздействие СИОЗС во время беременности матери было статистически связано с меньшим объемом серого вещества головного мозга у ребенка (р = 0,006) по сравнению с контрольной группой, особенно в кортиколимбической системе, и такой эффект наблюдался до 15-летнего возраста. Аналогичным образом, воздействие СИОЗС во время беременности ассоциировалось с уменьшением объема белого вещества головного мозга (p < 0,001) и миндалевидного тела (р < 0,001) в возрасте от 9 до 12 лет, но эти различия ослабевали с возрастом. Также пренатальное воздействие СИОЗС неизменно ассоциировалось с уменьшением объема лобной, поясной и височной коры больших полушарий. В частности, это коснулось верхней лобной коры, медиальной орбитофронтальной коры, парагиппокампальной извилины, ростральной передней поясной коры, задней поясной извилины и веретенообразной извилины. Не наблюдалось никакой связи между послеродовой депрессией или применением СИОЗС до беременности с первичными исходами для головного мозга. Депрессия во время беременности оказалась связана с более резким увеличением объема белого вещества головного мозга. Однако вторичный анализ показал, что она связана с уменьшением объема в ростральной передней поясной извилине (р = 0,006), а послеродовая депрессия — с уменьшением объема веретенообразной извилины (р = 0,002). В дальнейшем ученым предстоит выяснить, как все эти органические изменения головного мозга могут быть связаны с нарушением нервно-психического развития ребенка. Однако авторы отмечают, что врачам следует внимательнее отнестись к назначению СИОЗС во время беременности. Несмотря на то, что серотониновая теория депрессии терпит крах, СИОЗС все равно помогают при ней. О том, как это происходит, можно прочитать в нашем материале «Серотонин останьтесь».