Tyrimas buvo atliktas ištyrus 300 kraujo mėginių, paimtų iš 42 plaučių ligomis sergančių pacientų. Kauno technologijos universiteto (KTU) Mechatronikos institute mėginiai buvo tiriami šešiais skirtingais žemo dažnio ultragarso režimais.
Naudojant Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) laboratorijose esančią kraujo tyrimo įrangą, užregistruoti 20 kraujo rodiklių pokyčiai. Ultragarso poveikiui prognozuoti buvo taikomas dirbtinis intelektas, tai yra – dispersijos analizė (ANOVA), neparametrinis Kruskal-Wallis metodas bei mašininio mokymosi algoritmai. Skaičiavimai atlikti KTU Dirbtinio intelekto centre.
Nemedikamentinis būdas kraujotakos ligoms gydyti
KTU profesoriai Vytautas Ostaševičius ir Vytautas Jūrėnas teigia, kad mokslinėje literatūroje plačiai aptartas ultragarso poveikis trombocitams, kurie susiję su kraujo krešėjimu. Vis dėlto, atlikę tyrimus KTU komandos nariai atskleidė, kad ultragarsas keičia ne tik kraujo krešumo parametrus, bet paveikia ir raudonuosius kraujo kūnelius. Dėl šio poveikio gali pagerėti deguonies pernaša iš plaučių į audinius ir sumažėti kraujospūdis.
„Žemo dažnio ultragarso veikimo metu agreguoti raudonieji kraujo kūneliai disocijuoja į pavienius kraujo kūnelius, o hemoglobino molekulės esančios juose sąveikauja su deguonimi visu kraujo kūnelio paviršiumi, todėl pagerėja kraujo prisotinimas deguonimi. Be to, disocijuotų pavienių raudonųjų kraujo kūnelių skaičius kraujo tūryje mažėja dėl atsiradusių tarpų tarp jų, o tai mažina kraujo klampumą tuo pačiu ir kraujospūdį“, – aiškina KTU Mechatronikos instituto vadovas, profesorius V. Ostaševičius.
Mokslininkų teigimu, ultragarso poveikis hemoglobinui yra didesnis nei jo poveikis kraujo krešumui. Prie šių tyrimo išvadų prisidėjo ir papildomai atlikta ultragarsu paveikto kraujo analizė LSMU Molekulinės kardiologijos laboratorijoje.
„Tyrimų rezultatai leidžia manyti, kad žemo dažnio ultragarsas gali būti taikomas plaučių hipertenzija sergantiems pacientams, siekiant pagerinti deguonies prisotinimą plaučiuose. Turint omenyje neseniai siautusios COVID-19 pandemijos padarinius, matome didžiulį potencialą toliau tyrinėti sukurtos technologijos galimybes“, – sako profesorius V. Ostaševičius.
Bendradarbiavimas tarp medicinos ir inžinerijos duoda rezultatų
Aukšto dažnio ultragarsas, kurio dažnis yra tarp 2–12 MHz, medicinoje naudojamas ir diagnostikos, ir gydymo tikslais.
„Aukšto dažnio ultragarso skleidžiamos akustinės bangos pasižymi ribota skvarba į biologinius audinius, todėl jo poveikis audiniams yra didesnis nei vidaus organams. Žemo dažnio ultragarso akustinės bangos skverbiasi giliau į vidaus organus – priešingai nei aukštos dažnio bangos, o akustinis slėgis pasiskirsto tolygiau“, – aiškina profesorius V. Jūrėnas.
Ultragarso panaudojimas medicinoje yra labai įvairus.
„Pavyzdžiui, fokusuotos į tam tikrą kūno zoną ultragarso bangos naudojamos inkstų akmenims skaldyti ir vėžinėms ląstelėms naikinti. Galbūt ultragarsas gali būti naudojamas ir tam tikriems vaistams suaktyvinti, arba palengvinti antibiotikų patekimą į uždegimines kūno vietas?“, – apie potencialius taikymus kalba profesorius V. Jūrėnas.
Anksčiau aprašytasis tyrimas yra tik vienas iš daugelio sėkmingų inžinerijos ir medicinos sričių tyrėjų bendradarbiavimo pavyzdžių. Pavyzdžiui, visai neseniai KTU Mechatronikos instituto mokslininkai sukūrė radiochirurgijoje naudojamo stereotaksinio rėmo 3D pozicionavimo ant paciento galvos sistemą, skirtą Lietuvos sveikatos mokslų universiteto klinikų pacientams, kuriems „Gama peiliu“ atliekama radiochirurginė operacija, imobilizuoti.
„Tokių operacijų metu būtina, kad ligonio galva būtų patikimai įtvirtinta, nes čia ypač svarbus tikslumas. Dėl sunkios ligonių būklės, juos imobilizuoti neretai sudėtinga. Mūsų pasiūlytas sprendimas jau sėkmingai naudojamas ir patentuojamas,“ – teigia prof. V. Jūrėnas.
KTU mokslininkai mano, kad pasitelkus skirtingų sričių žinias galima pasiekti puikių rezultatų ir siekia tolesnio produktyvaus bendradarbiavimo su medikais.
Straipsnis „Prediction of Changes in Blood Parameters Induced by Low-Frequency Ultrasound“ yra paskelbtas žurnalo „Applied System Innovation 2023“ 6 leidime, kurį galima rasti čia.