Penyelidik UC San Diego telah mencapai kejayaan perubatan dengan peranti boleh pakai, bukan invasif yang merekodkan aktiviti saraf autonomi, menawarkan potensi untuk pengesanan awal keadaan yang mengancam nyawa seperti sepsis.
Penyelidik yang diketuai oleh UC San Diego telah membuat kemajuan terobosan dengan membangunkan peranti boleh pakai, bukan invasif yang mampu mengukur aktiviti saraf serviks manusia dalam tetapan klinikal buat kali pertama. Teknologi terobosan, yang mampu merakam Neurografi Autonomik (ANG), boleh merevolusikan pengesanan awal dan rawatan keadaan keradangan seperti sepsis.
Peranti inovatif ini menyasarkan terutamanya saraf sinus vagus dan karotid — komponen penting sistem saraf sukarela yang mengawal fungsi penting seperti penghadaman, denyutan jantung dan tindak balas imun. Kepentingan perkembangan ini adalah luas, memandangkan saraf vagus memainkan peranan penting dalam tindak balas badan terhadap kecederaan atau jangkitan, kawasan yang banyak dikaji kerana kaitannya dengan keadaan yang berpotensi membawa maut, seperti sepsis dan PTSD.
Teknologi boleh pakai menawarkan pakar klinik alat masa nyata yang disahkan secara klinikal untuk memantau aktiviti sistem saraf yang tidak disengajakan, penunjuk awal tekanan badan. Seperti yang digariskan dalam a Kertas Laporan Saintifik 2022, pasukan itu mencipta susunan elektrod bersepadu yang fleksibel dan pelekat. Kajian terbaru mereka, diterbitkan dalam Nature Communications Biology, menggunakan pendekatan ini untuk mengesan aktiviti saraf dalam dalam model klinikal hiperinflamasi simulasi.
“Kami digalakkan dengan keputusan kami. Peranti ini bersedia untuk menyediakan penanda diagnostik awal jangkitan patogen, atau keradangan daripada proses patologi,” pengarang kanan kajian itu Imanuel Lerman, yang merupakan ketua Makmal Lerman di Institut Qualcomm UC San Diego dan pengasas InflammaSense Inc., syarikat yang melesenkan teknologi, berkata dalam a Siaran akhbar. “Berdasarkan hasil kajian, kami kini menggunakan peranti itu di unit rawatan rapi Pusat Perubatan Jacobs di UC San Diego Health. Peranti ini akan mengesan isyarat saraf involuntary awal yang menunjukkan sepsis yang akan berlaku."
Kajian itu diketuai oleh Troy Bu, calon kedoktoran di Jabatan Kejuruteraan Elektrik dan Komputer Sekolah Jacobs di UC San Diego. Penyelidikan ini bertujuan untuk menawarkan alternatif bukan invasif kepada mikroelektrod yang ditanam melalui pembedahan untuk memantau saraf vagus.
Peranti baharu mengesan aktiviti saraf serviks menggunakan magnetoneurografi — teknik berkuasa yang mengesan medan magnet yang dihasilkan oleh aktiviti saraf. Dalam ujian yang dijalankan ke atas sembilan subjek manusia dewasa, peranti itu berjaya merekodkan tindak balas saraf terhadap hiperkeradangan yang disebabkan. Darah subjek diambil dan plasma mereka diuji untuk tahap asas protein pencetus keradangan yang dipanggil sitokin. Penyelidik kemudian memperkenalkan toksin bakteria, lipopolisakarida, untuk mensimulasikan keradangan yang serupa dengan jangkitan darah.
Di dalam bilik yang dilindungi secara magnetik, penderia diletakkan di bawah telinga kanan dan di atas arteri karotid kanan untuk memantau kadar denyutan jantung dan aktiviti saraf. Dalam masa 30 minit suntikan, peranti itu mengesan perubahan dalam aktiviti saraf, yang penyelidik mengesahkan dengan sampel darah dan mendapati peningkatan dalam protein keradangan tertentu.
"Dengan sepsis, setiap minit dikira dan rawatan awal menyelamatkan nyawa," kata Bu dalam siaran berita. “Pengesanan sepsis awal adalah kritikal kerana, setiap jam sepsis tidak dirawat, kemungkinan kematian meningkat sehingga tujuh peratus. Teknologi kami boleh memberi doktor tanda amaran awal tindak balas hiperimun atau imunoparalisis dalam sepsis. Doktor kemudian boleh memberikan rawatan yang betul secepat mungkin.”
Kajian mendapati bahawa tindak balas pesakit berbeza-beza, membentangkan sebagai puncak yang berbeza dalam tahap protein radang dan kesan sampingan. Cerapan sedemikian boleh membantu mengenal pasti pesakit yang paling terdedah kepada tindak balas keradangan yang teruk dan menyesuaikan rawatan dengan sewajarnya. Teknologi ini boleh menjadi aset penting bukan sahaja dalam mengesan tanda awal sepsis tetapi juga dalam menguruskan keadaan lain, seperti PTSD dan menyesuaikan terapi sasaran saraf tertentu.
Penyelidikan perintis ini melibatkan pelbagai kolaborator, termasuk Sandia National Laboratories, Universiti Wisconsin-Madison, Pusat Tekanan dan Kesihatan Mental VA, Makmal Quspin, Universiti Stanford dan InflammaSense Inc.
Dengan memperkenalkan peranti ini ke dalam amalan klinikal, UC San Diego berada di ambang kemajuan yang ketara dalam diagnostik perubatan, menawarkan harapan untuk campur tangan awal dan hasil yang lebih baik untuk pesakit yang mengalami keadaan keradangan.