Исследовательская группа показала, что он может точно оценить кровопотерю, измеряя сейсмические колебания в грудной полости и обнаруживая изменения в времени сердечных сокращений. Знания, полученные в лаборатории, потенциально могут привести к разработке интеллектуального носимого устройства, которое могли бы носить бригады скорой помощи и медики и сделать доступными в отделениях неотложной помощи и хирургических учреждениях.
«Мы представляем себе носимое устройство, которое можно было бы разместить на груди человека, чтобы измерить признаки, которые, как мы обнаружили, указывают на ухудшение работы сердечно-сосудистой системы в ответ на кровотечение», – сказал Омер Инан, доцент Школы электротехники и компьютерной инженерии Технологический институт Джорджии. "На основе информации, полученной с устройства, могут быть выполнены различные вмешательства, такие как жидкостная реанимация, чтобы помочь жертве травмы."
Об исследовании, проведенном при поддержке Управления военно-морских исследований, сообщалось 22 июля в журнале Science Advances. В него вошли сотрудники из Лаборатории переводческого обучения и тестирования в Атланте, филиала Технологического института Джорджии, и Университета Мэриленда.
Кровопотеря может возникнуть в результате множества различных травм, но иногда кровоизлияние может быть скрыто от лиц, оказывающих первую помощь, и врачей. У людей, страдающих травмами, частота сердечных сокращений обычно повышена, а артериальное давление – в настоящее время наиболее часто используемый показатель кровотечения – может оставаться стабильным, пока кровопотеря не достигнет опасной для жизни стадии.
«Это очень сложно, потому что жизненно важные показатели, которые вы можете легко измерить, – это те, которые организм очень старается регулировать», – сказал Инан. «Тем не менее, вы должны принять решение о том, сколько жидкости дать травмированному человеку, как лечить его – и когда есть несколько раненых – как отсортировать тех, у кого наиболее острые потребности.
У нас нет хорошего медицинского индикатора, который можно было бы измерить неинвазивно на месте травмы или поля боя, чтобы помочь принять эти решения."
Используя модели животных, Инан и аспиранты Джонатан Зия и Джейкоб Кимбалл тщательно изучали сейсмические колебания грудной клетки и электрические сигналы сердца по мере постепенного уменьшения объема крови. Исследователи хотели оценить измеряемые извне показатели работы сердечно-сосудистой системы и сравнить их с информацией, предоставляемой катетерами, производящими прямые измерения объема и давления крови.
Ключевым показателем оказалась сейсмокардиограмма, мера микровибраций, производимых сердечными сокращениями и выбросом крови из сердца в сосудистую систему организма. Но исследователи также заметили изменения во времени активности сердца по мере уменьшения объема крови, что является еще одним показателем ослабления сердечно-сосудистой системы.
«Наиболее важной характеристикой нижнего уровня, которая, как мы обнаружили, важна для оценки состояния объема крови, были временные интервалы сердца: сколько времени сердце проводит в различных фазах своей работы», – сказал Инан. "В случае истощения объема крови интервал является важным показателем, который можно получить с помощью сигналов от носимого устройства."
В таком устройстве эти неинвазивные механические и электрические меры могут быть объединены, чтобы показать, насколько серьезна потеря крови у пациента. Алгоритмы машинного обучения будут использовать измерения для создания простой числовой оценки, в которой большие числа указывают на более серьезное состояние.
«Мы бы дали индикатор, который отражает общее состояние сердечно-сосудистой системы и насколько она близка к коллапсу», – сказал Инан. "Если одному пациенту присвоено 50 баллов, а другому – 90, лица, ответившие на первый план, могут отдать приоритет пациенту с более высоким рейтингом."
Помимо экстренных ситуаций, новая методика оценки может быть полезна во многих типах хирургических вмешательств, при которых быстрое выявление невидимой кровопотери может улучшить исход для пациентов.
В будущей работе Инан и его сотрудники рассчитывают создать прототип устройства, которое могло бы иметь форму пятна площадью всего 10 квадратных миллиметров. Потребуется дополнительная электротехника, чтобы отфильтровать виды фонового шума, которые могут быть обнаружены в реальных ситуациях травмы, и для успешной работы при транспортировке пациента.
«В долгосрочной перспективе мы хотим сотрудничать с клиницистами для проведения исследований на людях, в которых мы будем использовать носимые пластыри и иметь возможность проводить измерения, когда люди входят в травматологический отсек или даже когда еще работают ЕМТ», – сказал Инан. "Это могло бы стать новым способом мониторинга кровотечения, который можно было бы использовать за пределами клинических условий."
Исследователи также хотят изучить противоположную проблему – как определить, когда пациенту было предоставлено достаточно жидкости. Слишком много жидкости может вызвать отек, как у пациентов с сердечной недостаточностью, легкие которых наполняются жидкостью.
Этот материал основан на работе при поддержке Управления военно-морских исследований (ONR) в рамках гранта N000141812579. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения ONR.