Нежное лечение недоношенных детей с заболеваниями легких
                Демонстратор: сенсорная пленка и носовой штырь со встроенным миниатюрным аэрозольным клапаном на манекене для недоношенных детей. Предоставлено: Fraunhofer ITEM.

Недоношенные дети, родившиеся до того, как их легкие закончили созревать, часто страдают от недостатка сурфактанта — вещества, необходимого для развития легких. Они также особенно восприимчивы к болезням органов дыхания, которые необходимо лечить с помощью ингаляции. Однако имеющиеся ингаляционные системы не приспособлены к потребностям недоношенных детей и новорожденных. Исследователи из Института токсикологии и экспериментальной медицины им. Фраунгофера работают с партнерами над разработкой системы, которая позволяла бы вводить лекарства в виде аэрозолей эффективным и вызывающим дыхание способом. Это сократит продолжительность терапии, уменьшая нагрузку на маленькие тела.
                                                                                       

Во всем мире около 15 миллионов детей рождаются преждевременно каждый год — и эта тенденция растет. Промышленно развитые страны не являются исключением из этого развития. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), показатель в Германии составляет 9,2 на 100 новорожденных. Одним из наиболее распространенных осложнений у недоношенных детей является бронхолегочная дисплазия, хроническое заболевание легких, вызванное искусственной вентиляцией, в которой часто нуждаются дети. Кроме того, поскольку иммунная система недоношенных детей не полностью развита, у них повышенный риск заражения. Инфекции легких лучше всего лечить ингаляционными препаратами. Однако не существует ингаляционных систем, специально адаптированных к потребностям недоношенных детей и других новорожденных, поскольку разработка соответствующих технологий очень сложна из-за специфических характеристик дыхания маленьких пациентов. Недоношенные дети обычно имеют высокую частоту дыхания от 40 до более 60 вдохов в минуту и ​​короткие периоды вдоха от 0,25 до 0,4 секунды. Кроме того, легкие новорожденных имеют лишь небольшой дыхательный объем, что создает дополнительные трудности при ингаляционном лечении. По этой причине ученые из Института токсикологии и экспериментальной медицины им. Фраунгофера в Ганновере работают вместе с партнерами из промышленности и исследований над разработкой новой ингаляционной системы, позволяющей недоношенным детям получать эффективную ингаляционную терапию, легкую для их легких.

«Введение лекарств недоношенным детям путем ингаляции затруднено. Нынешний метод непрерывной доставки аэрозолей — то есть лекарств в форме частиц — в воздушный поток неэффективен. С одной стороны, большая часть дорогостоящих лекарство теряется из-за соотношения вдыхание/выдох и, следовательно, не дает никакой медицинской пользы. Более того, аэрозоль немедленно разбавляется потоком воздуха, проходящим через респиратор, — говорит д-р Герхард Полманн, руководитель подразделения трансляционной биомедицинской инженерии Fraunhofer ITEM , Партнеры проекта разрабатывают новый метод запуска дыхания, при котором аэрозоль вводится непосредственно в нос только тогда, когда недоношенный ребенок вдыхает. «Впервые это открывает путь к высокоэффективному введению лекарств недоношенным детям. Это означает, что количество активных ингредиентов может быть уменьшено, а продолжительность терапии может быть сокращена. Кроме того, точный контроль времени с очень короткими ингаляционными болями позволяет целенаправленно лечить определенные области легких «, — говорит Полманн. Подобная система также была бы в основном пригодна для взрослых пациентов, которым требуется ежедневная ингаляционная терапия. Сокращение времени приема может существенно улучшить качество их жизни.

Сенсорная пленка для контроля дыхания недоношенных детей

Инновационная ингаляционная система сочетает в себе две технологии: носовой зубец с миниатюрным аэрозольным клапаном, который непосредственно прикладывается к носу недоношенного ребенка. Время отклика составляет всего несколько миллисекунд, и аэрозольный клапан позволяет быстро и целенаправленно высвобождать активный ингредиент. Открытие клапана контролируется сенсорной пленкой. Расположенная на брюшной стенке недоношенного ребенка, эта гибкая матрица использует датчики для определения движения верхней части живота, таким образом измеряя точный момент, когда ребенок дышит. Для точного выброса аэрозоля измерительный сигнал управляет микроклапаном через интеллектуальный алгоритм. «Время вдоха должно определяться с точностью около 20 миллисекунд. Размещение нормальных датчиков в области выдоха респиратора не позволяет достичь такого уровня точности», — объясняет исследователь. Ингаляционные системы, управляемые дыханием, доступные в настоящее время, либо зависят от измерения сигнала дыхания в дыхательном шланге, либо подключаются к вентиляционной системе через электрическое соединение. «Наша независимая от вентилятора система регистрации дыхания устраняет необходимость создавать помехи для уже одобренного устройства и, таким образом, уменьшает препятствия для одобрения».

Консорциум в рамках проекта FLEXMAX разрабатывает сенсорную пленку с ультратонкими ИС и технологию запуска дыхания (см. вставку). Федеральное министерство образования и исследований Германии (BMBF) финансирует проект, в котором рассматриваются ключевые аспекты тендера «Новые электронные системы для интеллектуальной медицинской техники (Smart Health)».

В тестах со взрослыми и в испытаниях с использованием устройств, которые имитируют дыхание недоношенных детей, эффективность увеличилась на 60 процентов по сравнению с обычной технологией ингаляции. Чтобы иметь возможность тестировать сенсорную пленку на ранней стадии в реальных условиях, партнеры по проекту также разрабатывают искусственную брюшную стенку, которая движется, как у недоношенного ребенка.

Полная ингаляционная система в настоящее время доступна в качестве демонстратора, и потребуется около трех-пяти лет, чтобы она была готова к производству, говорит Полманн.

Введение сухих порошкообразных лекарств, запускаемых дыханием

Группа экспертов Fraunhofer ITEM также проводит исследование систем применения для введения сухих порошковых смесей путем ингаляции, которые могут быть использованы, например, для лечения недоношенных детей с респираторным дистресс-синдромом у детей. Этот синдром возникает, когда не полностью развитое легкое либо не вырабатывает достаточно поверхностно-активного вещества, либо не вырабатывает его вообще. Без поверхностно-активного вещества, которое уменьшает поверхностное натяжение легочных альвеол, легкое не может расширяться. Ребенок страдает от недостатка кислорода и дыхания и нуждается в искусственном дыхании. Обычно поверхностно-активное вещество, полученное из легких животных, сбрасывается в легкие в виде суспензии. Проблема заключается в том, что эта так называемая инстилляция травматична, и сурфактант, вводимый в виде суспензии, не распространяется так равномерно через легкие, как аэрозоли. Напротив, если поверхностно-активное вещество вводится в виде увлажненного сухого аэрозоля для вдыхания, оно распределяется более однородно и работает более эффективно.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *