Ведущий научный сотрудник лаборатории высоких технологий диагностики и лечения нарушений ритма сердца, доктор мед. наук Роман Баталов принял участие в заседании Объединенного ученого совета СО РАН по медицинским наукам, который состоялся в Новосибирске 26 февраля.
Доклад ученого был посвящен разработке новых медицинских изделий и технологий для лечения нарушений ритма сердца, которые успешно внедряются в НИИ кардиологии Томского НИМЦ.
Аритмии сердца в той или иной степени сопутствуют практически всем кардиологическим заболеваниям. Современные кардиология и аритмология пока не в состоянии разрешить три крупные клинические проблемы – фибрилляция предсердий, желудочковые аритмии в связке с внезапной сердечной смертью и сердечная недостаточность.
С начала 80-х годов с развитием внутрисердечного электрофизиологического исследования и методов воздействия на миокард различными энергиями (фулгурация или радиочастотная аблация) появилась возможность полного устранения аритмий. Следующим значимым шагом в развитии интервенционной аритмологии стало появление навигационных систем в 2000-х годах, что позволило картировать и устранять ранее не излечиваемые аритмии. Таким образом, для устранения аритмий требуется: оборудование для качественной записи эндокардиальных сигналов, навигации и деструкции. Несмотря на то, что на рынке представлены несколько систем, которые применяются для устранения большинства аритмий, нерешенными остаются вопросы редких и апериодических аритмий. В частности - фибрилляция предсердий.
Несмотря на известные закономерности развития фибрилляции предсердий, основным ограничением для высокоэффективного лечения является «уникальность» каждого пациента, а именно отсутствие возможности определить ключевой механизм, ответственный за возникновение и поддержание аритмии у конкретного больного в конкретный момент времени.
- В НИИ кардиологии Томского НИМЦ мы продолжаем развивать направление по разработке и созданию прототипов новых устройств, отвечающих поставленной цели. Одним из этапов разработки являются методы, основанные на вычислительной реконструкции электрофизиологических процессов сердца, в частности, на решении обратной задачи электрокардиографии. Под прямой задачей электрокардиографии понимается вычисление распределения электрических потенциалов на поверхности тела, исходя из описания электрической активности сердца. Однако для практического применения наиболее важна обратная задача – вычисление характеристик электрической активности сердца по распределению электрических потенциалов на поверхности тела. Прямая и обратная задачи электрокардиологии тесно связаны между собой, так как методы решения обратной задачи должны основываться на решении или формальной постановке прямой. Решение данной задачи позволяет по поверхностной изопотенциальной карте построить изопотенциальную эпикардиальную и эндокардиальную карту, и в дальнейшем изохронные карты и карты распространения волны возбуждения. Таким образом, электрофизиологические методики на основе обратной задачи электрокардиографии позволяют неинвазивным путем получить информацию, по диагностической ценности сопоставимую с результатами инвазивного электрофизиологического исследования сердца, - рассказал в своем докладе Роман Баталов.
Следующий этап заключался в разработке алгоритмов, которые позволяли бы выполнить точную сегментацию отделов сердца и произвести трехмерную визуализацию нужной области. Необходимость в точности сегментации и визуализации обусловлена большим вниманием хирургов к проведению эндоваскулярных и малоинвазивных операций.
- На сегодняшний день нами разработан алгоритм сегментации и выделения тканей сердца, программно реализован метод трехмерной реконструкции поверхностей сердца, а также визуализации электродов на поверхности торса. Также в ходе реализации данного этапа проекта был создан алгоритм и разработано программное обеспечение для построения полигональной 3D-модели внутренней и внешней поверхности сердца и визуализации электрофизиологических процессов. Кроме того, мы разработали технологию неинвазивного ЭКГ-имиджинга – это поверхностное электрокардиографическое картирование и визуальное представление результатов регистрации ЭКГ в виде изопотенциальных и других изопараметрических карт и их диагностической интерпретации, - отметил Роман Баталов.
Проведенные в НИИ кардиологии Томского НИМЦ научно-конструкторские работы позволили создать прототип интегрированной системы и программного обеспечения для одномоментного неинвазивного и инвазивного картирования, что было подтверждено лабораторными испытаниями на макете, приближенном анатомически и электрофизиологически к торсу человека. Предполагается, что диагностические возможности блока неинвазивного ЭФИ разрабатываемой интегрированной системы инвазивного электрофизиологического картирования с неинвазивным трехмерным электроанатомическим картированием, работающего в условиях операционной в режиме реального времени, как минимум, не будут уступать результатами, полученным при обследовании с помощью программно-аппаратного комплекса «Амикард».
В рамках развития направления по разработке новых медицинских изделий и технологий был создан лабораторный образец устройства для аблации импульсным полем. Учеными было проведено тестирование устройства на лабораторных животных, гистологические исследования ткани миокарда, подвергшиеся воздействию, что позволило сделать вывод о его пригодности и функциональности.
Кроме того, исследователями была создана экспериментальная модель лабораторного прототипа для неинвазивной деструкции тканей сердца. По итогам экспериментальных исследований в однородной и неоднородной средах было получено сфокусированное ультразвуковое поле. На основе результатов сканирования поля можно сделать вывод, что получена фокусирующая система, состоящая из решётки излучателей с изменяемой глубиной залегания излучателей в решётке – с регулируемой фазой, что действительно позволяет сфокусировать поле в неоднородной среде.
В перспективе полученные данные потенциально позволяют разработать устройство для неинвазивной деструкции тканей сердца.
Среди других перспективных разработок лаборатории высоких технологий диагностики и лечения нарушений ритма сердца НИИ кардиологии Томского НИМЦ:
- создание биорезорбируемого материала для формирования чехла имплантируемых сердечных устройств (позволяет снизить вероятность заражения ложа имплантируемых устройств, предотвратить кровотечение, уменьшить воспаление и болевые ощущения после имплантации);
- разработка и апробация прототипов «домашних» портативных устройств на основе методик высокоэффективной жидкостной хроматографии и электрохимических методов (могут быть использованы для оптимизации лекарственного мониторинга пероральных антикоагулянтов и антиаритмических препаратов в рутинной клинической практике).