Dializa pod pełną kontrolą

Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego opracowali urządzenie do monitorowania hemodializ, które do minimum pozwoli ograniczyć zjawisko niedodializowania pacjentów, a niektórym chorym skróci czas wykonywanego zabiegu.

Foto: pixabay.com

Twórcami innowacji są dr hab. Łukasz Tymecki i mgr Michał Michalec z Wydziału Chemii UW. Badacze postanowili skonstruować uniwersalny, w pełni autonomiczny analizator, który zapewni wiarygodny, bieżący monitoring hemodializ. Urządzenie bazuje na danych, które uzyskuje z analizy płynu podializacyjnego.

Wszystko po to, aby udoskonalić obecnie stosowane zasady postępowania w terapii nerkozastępczej. Prace prowadzą od 2011 r. Intensywnie współpracują ze specjalistami różnych dziedzin: dializoterapii – prof. Joanną Matuszkiewicz-Rowińską z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego oraz chemii analitycznej – prof. Robertem Konckim z Wydziału Chemii UW. Opracowali już prototyp urządzenia, który teraz jest testowany w stacji dializ WUM. W testach chce uczestniczyć także pięć zagranicznych instytutów medycznych – dwa z Europy, pozostałe spoza Starego Kontynentu.

Precyzyjne wyniki

Jak przyznają naukowcy, wynalazek musi być jeszcze dopracowany od strony wzorniczej i oprogramowania, ale już teraz działa i na bieżąco poddaje analizie chemicznej płyn podializacyjny z wynikiem opatrzonym zaledwie pięcioprocentowym  ryzykiem błędu. Urządzenie może być podłączone do dowolnej, dostępnej na rynku maszyny do hemodializy (tzw. sztucznej nerki). – Zastosowaliśmy unikalną metodę detekcji chemicznej toksyn, zamkniętą w urządzeniu kompaktowych rozmiarów, dzięki której otrzymujemy bardzo precyzyjne wyniki na temat wybranych, wzorcowych substancji znajdujących się  w płynie podializacyjnym: mocznika, kreatyniny lub fosforanów. Analiza jest więc wykonywana w sposób selektywny. Nasz analizator oznacza te substancje w czasie rzeczywistym – tłumaczy Łukasz Tymecki.

Jak wyjaśnia drugi z autorów tego rozwiązania, Michał Michalec, obecnie tylko firmy produkujące sztuczne nerki oferują ich doposażenie w podzespoły monitorujące dializę, ale uzyskują one dane w oparciu o pomiar fizykochemiczny, np. poprzez pomiar przewodnictwa dializatu. – Ta metoda jest nieselektywna i opatrzona nawet dwudziestoprocentowym marginesem błędu. Dzieje się tak, gdyż mierzony parametr odpowiada sumie stężeń wszystkich toksyn i dopiero za pomocą algorytmów matematycznych wylicza się, ile poszczególnych substancji usunięto w trakcie dializy. To nie jest wynik opracowany na podstawie rzeczywistego badania i dlatego jest niedokładny. Poza tym, by mechanizm zadziałał, lekarz musi najpierw wprowadzić wiele parametrów chorego, m.in. wiek, wagę, nawodnienie, bo na tej podstawie algorytm szacuje wynik, co zniechęca do korzystania z tego typu urządzeń – wyjaśnia Michał Michalec.

Personalizacja

Urządzenie badaczy z UW bezobsługowo wykonuje ciągły pomiar w płynie podializacyjnym toksyn usuwanych z organizmu pacjenta. Podaje informację o każdej minucie procesu wykonywanej dializy, dzięki czemu można podjąć decyzję, kiedy zakończyć zabieg, łatwiej też zaplanować dalszą terapię. – Obecnie stosuje się tabelaryczne metody określania częstotliwości wykonywania dializy i jednorazowego czasu jej trwania, na podstawie wagi, wieku, badań krwi etc. Nie są one jednak w stanie uwzględnić wielu czynników wpływających na efektywność pojedynczych zabiegów, ponieważ zmieniają się one z dnia na dzień. Przez to czas trwania planowanych hemodializ jest w pewnym stopniu wyznaczany teoretycznie i nie odzwierciedla bieżących potrzeb pacjenta. Chory może np. przybrać na wadze, przez co ułożony plan nie będzie adekwatny. Wówczas istnieje ryzyko niedodializowania, co w dłuższej perspektywie może powodować poważne skutki zdrowotne – mówi Michał Michalec.

– Co prawda tabele konstruuje się z nakładem, tak by zminimalizować to ryzyko, ale na tym cierpią pacjenci, bo de facto muszą spędzać więcej czasu na zabiegu niż powinni. I choć zbyt długa hemodializa nie zaszkodzi fizycznie, to jednak zabiera czas choremu. Analizator, który skonstruowaliśmy, wykonuje pomiar stężenia toksyn na bieżąco, dzięki czemu lekarz może zakończyć hemodializę w optymalnym momencie, bo będzie widział od razu, czy krew jest już dostatecznie oczyszczona. W przypadku części pacjentów może nawet dojść do skrócenia czasu poświęcanego na dializowanie, a wiemy, że te zabiegi są uciążliwe i utrudniają codzienne funkcjonowanie, więc każdy kwadrans mniej na zabieg to duża korzyść dla chorego. To także korzyść dla stacji dializ, bo potencjalnie zwiększy się jej przepustowość – dopowiada Łukasz Tymecki.

Bardziej efektywna terapia

Naukowcy idą jeszcze krok dalej. W przyszłości chcą wyposażyć urządzenie w oprogramowanie, dzięki któremu będzie ono korzystać z bazy danych o pacjencie i na tej podstawie samodzielnie obliczy plan optymalnej terapii dotyczący kolejnych cykli dializ. Po to, aby jak najdokładniej dopasować częstotliwość i długość planowanych zabiegów. Czy urządzenie ma szansę zaistnieć w realnym, medycznym świecie? Wynalazek rozwijany jest przez uniwersytecką spółkę spin off, założoną przy wsparciu Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii Uniwersytetu Warszawskiego. Naukowcy otrzymali wsparcie z programu Inkubator Innowacyjności + na rozwój swojego projektu, starają się też o kolejne dofinansowania i współpracę z zewnętrznymi partnerami. – Oczywiście zależy nam, aby przejść z fazy badań i testów do fazy rynkowej. Myślę, że finalny produkt opracujemy w ciągu najbliższych 12 miesięcy. Będzie łatwy w obsłudze i w bardzo korzystnej cenie – zachęca dr Tymecki.

Lidia Sulikowska

* * *

Zabieg ratujący życie

Szacuje się, ze na niewydolność nerek cierpi w Polsce nawet ponad 4 mln ludzi (więcej niż na cukrzycę). U osób ze skrajną niewydolnoścą nerek ratunkiem jest przeszczep zdrowego narządu, jednak co roku wykonuje się tylko około tysiąca takich operacji, więc pacjenci w oczekiwaniu na transplantację muszą mieć wprowadzone leczenie nerkozastępcze. W Polsce jest obecnie dializowanych 20 tys. pacjentów, z czego 19 tys. poddawanych jest hemodializie, a około 1 tys. – dializie otrzewnowej. Zabiegi hemodializy trwają zwykle kilka godzin i są prowadzone kilka razy (najczęściej 3) w tygodniu. Konieczność takiego leczenia jest uciążliwa i utrudnia wykonywanie pracy zawodowej.