Однако варфарин не идеален и требует частого обследования пациентов, чтобы убедиться, что их кровь находится в правильном диапазоне – кровь, которая слишком легко сворачивается, все равно может привести к инсульту или сердечному приступу, в то время как кровь, которая не сворачивается, может привести к продолжительному кровотечению после травмы. Чтобы пройти тестирование, пациенты должны либо обратиться в лабораторию клиники, либо воспользоваться дорогостоящей системой тестирования на дому.
Исследователи из Вашингтонского университета разработали новый тест на свертываемость крови, в котором используется только одна капля крови, а также вибрационный двигатель смартфона и камера.
Система включает в себя пластиковое крепление, которое удерживает крошечную чашечку под камерой телефона.
Человек добавляет каплю крови в чашку, которая содержит небольшую частицу меди и химическое вещество, запускающее процесс свертывания крови. Затем вибродвигатель телефона встряхивает чашку, в то время как камера следит за движением частицы, которая замедляется, а затем прекращает движение по мере образования сгустка. Исследователи показали, что этот метод попадает в диапазон точности стандартных полевых приборов.
“В те времена врачи вручную качали пробирки с кровью туда и обратно, чтобы контролировать, сколько времени потребовалось для образования сгустка. Это, однако, требует много крови, что делает его невозможным для использования в домашних условиях”, – сказал старший автор Шьям Голлакота, профессор университета Калифорнии в Пол Г. Школа компьютерных наук и инженерии Аллена.
“Творческий скачок, который мы здесь делаем, заключается в том, что мы показываем, что, используя вибрационный двигатель на смартфоне, наши алгоритмы могут делать то же самое, за исключением одной капли крови. И мы получаем точность, аналогичную лучшим коммерчески доступным методам”.
Врачи могут оценить способность к свертыванию крови, используя два числа:
- время, необходимое для образования сгустка, называется “протромбиновым временем” или PT
- соотношение, рассчитанное на основе PT, которое позволяет врачам легче сравнивать результаты между различными тестами или лабораториями, называется “международным нормализованным соотношением” или INR
“Большинство людей, принимающих это лекарство, принимают его на всю жизнь. Но это не то, о чем можно забыть и забыть-в США большинство людей находятся только в том, что мы называем” желательным диапазоном “уровней PT/INR примерно в 64% случаев”,-сказал соавтор доктор Келли Майклсен, доцент кафедры анестезиологии и обезболивания в Медицинской школе UW. “Это число еще ниже – всего около 40% времени – в таких странах, как Индия или Уганда, где тестирование проводится реже. Как мы можем сделать это лучше? Нам нужно облегчить людям проведение более частых тестов и взять на себя ответственность за их медицинское обслуживание”.
По словам Майклсена, пациентам, которые могут контролировать свои уровни PT/INR из дома, нужно будет обратиться к врачу только в том случае, если тест показал, что они находятся за пределами этого желательного диапазона.
Исследователи хотели недорогое устройство, которое могло бы работать аналогично тому, как домашние мониторы уровня сахара в крови работают для людей с диабетом: человек может уколоть палец и проверить каплю крови.
“Мы начали с вибрации одной капли крови и попытались отслеживать волны на поверхности”, – сказал ведущий автор Джастин Чан, докторант университета Калифорнии в школе Аллена. “Но это было действительно сложно с таким небольшим количеством крови”.
Команда добавила небольшую частицу меди, потому что ее движение было намного надежнее отслеживать.
“Когда кровь сворачивается, она образует сеть, которая затягивается. И в этом процессе частица переходит от радостного подпрыгивания к тому, чтобы больше не двигаться”, – сказал Майклсен.
Чтобы рассчитать PT и INR, телефон собирает две метки времени: первую, когда пользователь вводит кровь, и вторую, когда частица перестает двигаться.
“Впервые мы ищем отметку времени, когда пользователь вставляет капиллярную трубку, содержащую образец, в рамку”, – сказал Чан. “В конце измерения мы смотрим непосредственно на внутреннюю часть чашки, так что единственным движением в этих рамках является частица меди. Частица резко перестает двигаться, потому что кровь очень быстро сворачивается, и вы можете наблюдать эту разницу между кадрами. Оттуда мы можем рассчитать PT, и это может быть сопоставлено с INR”.
Исследователи протестировали этот метод на трех различных типах образцов крови. В качестве доказательства концепции команда начала с плазмы, компонента крови, который прозрачен и поэтому легче поддается тестированию. Исследователи протестировали плазму крови 140 анонимных пациентов в Медицинском центре Вашингтонского университета. Команда также исследовала плазму крови 79 пациентов с известными проблемами свертывания крови. Для обоих этих условий результаты теста были аналогичны коммерчески доступным тестам.
Чтобы имитировать то, что испытал бы пациент дома, команда затем проверила цельную кровь 80 анонимных пациентов в медицинских центрах Харборвью и Вашингтонского университета. Этот тест также дал результаты, которые находились в диапазоне точности коммерческих тестов.
Это устройство все еще находится на стадии проверки концепции. Исследователи публично опубликовали код и изучают возможности коммерциализации, а также дальнейшего тестирования. Например, в настоящее время все эти тесты были проведены в лаборатории. Следующим шагом является работа с пациентами для тестирования этой системы на дому. Исследователи также хотят посмотреть, как работает система в более ограниченных по ресурсам районах и странах.
“Почти каждый смартфон последнего десятилетия оснащен вибродвигателем и камерой. Это означает, что почти каждый, у кого есть телефон, может им воспользоваться. Все, что вам нужно, – это простое пластиковое крепление, никакой дополнительной электроники”, – сказал Голлакота. “Это лучший из всех миров—по сути, это святой грааль тестирования PT/INR. Это делает его экономичным и доступным для миллионов людей, даже там, где ресурсы очень ограничены”.
Дополнительными соавторами этой статьи являются Джоанна Эстергрин, руководитель клинической лаборатории кафедры лабораторной медицины и патологии Медицинской школы Университета Калифорнии, и доктор Даниэль Сабат, профессор лабораторной медицины и патологии Медицинской школы университета Калифорнии.