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无创便携式设备能准确测量患者的水化水平

无创装置可使肾病、充血性心力衰竭或脱水患者受益。

对于需要透析的肾衰竭患者来说,以正确的速度排出液体并在正确的时间停止是至关重要的。这通常需要猜测需要排出多少水,并仔细监测患者血压是否突然下降。

目前还没有可靠、简单的方法来测量这些患者的水化水平,美国大约有50万人。然而,麻省理工学院和马萨诸塞州总医院的研究人员现在已经开发出一种便携式传感器,可以使用一种称为核磁共振(NMR)松弛测量技术精确测量患者的水化水平。

麻省理工学院材料科学与工程系的大卫·H·科赫教授迈克尔·西玛说,这种装置不仅对透析患者有用,而且对充血性心力衰竭患者,以及运动员和有脱水危险的老年人也有用。工程设计。

在许多不同的患者群体中,有一个巨大的需求来了解他们是否有太多的水或太少的水。这是一种我们可以直接测量每个患者与正常水合状态的距离的方法。”

迈克尔·西玛,该研究的资深作者,麻省理工学院科赫癌症综合研究所的成员。

便携式设备基于与磁共振成像(MRI)扫描仪相同的技术,但由于不涉及成像,因此可以以MRI成本的一小部分获得测量值,而且时间要短得多。

LinaColucci,前卫生科学与技术研究生,论文的主要作者,发表在7月24日的《科学转化医学》上。论文的其他作者包括麻省理工学院研究生Matthew Li、MGH肾病学家Kristin Corapi、Andrew Allegretti和Herbert Lin、MGH研究员Xavier Vela Parada、MGH医学总监Dennis Ausiello和哈佛医学院放射学助理教授Matthew Rosen。

水化状态

大约10年前,CIMA开始研究这个项目,在意识到有一个关键的需要,一个准确的,无创的方法来测量水合作用。目前,可用的方法要么是侵入性的,要么是主观的,要么是不可靠的。医生们最常通过一些体征(如检查颈静脉的大小、按压皮肤或检查可能积水的脚踝)来评估超负荷(高血脂)。

麻省理工的团队决定尝试一种基于核磁共振的不同方法。CIMA此前成立了一家名为T2 Biosystems的公司,该公司使用小型核磁共振设备通过分析患者血液样本来诊断细菌感染。有一天,他想到用这些装置来测量组织中的含水量,几年前,研究人员从MIT-MGH战略合作伙伴那里获得了一笔资助,做了一个监测水合作用的小型临床试验。他们研究了健康对照组和定期接受透析的终末期肾病患者。

相关报道:他们欠50万美元的透析费用取消了在肾功能水平较高的情况下进行透析,降低了患者的生存率。研究显示了心力衰竭液体过载的新治疗方案。透析的主要目标之一是清除液体,以使患者恢复健康。系到他们的“干重”,这是他们的液位优化的重量。然而,确定病人的干重是非常困难的。医生目前根据体征以及多次透析的反复试验来估计干重。

麻省理工学院/MGH的研究小组表明,定量核磁共振可以提供更精确的测量结果,它通过测量氢原子的特性(称为t2弛豫时间)来工作。t2信号测量环境和氢原子(或水分子)的数量。

“与其他评估水合作用的方法相比,磁共振的美妙之处在于,磁共振信号完全来自氢原子。人体内的大多数氢原子都存在于水分子中,”科鲁奇说。

研究人员使用他们的装置测量透析前后患者的液体体积。结果表明,该技术可以通过第一次测量区分健康患者和需要透析的患者。此外,测量结果正确显示,透析患者在治疗过程中接近正常的水合状态。

此外,核磁共振测量能够在出现传统的临床症状(如皮肤下可见的液体积聚)之前检测到体内有多余的液体存在。医生可以使用该传感器来确定患者何时达到了真正的干重,并且在每次透析治疗时都可以对该测定进行个性化。

更好的监控

研究人员正在计划对透析患者进行更多的临床试验。他们预计目前每年花费美国超过400亿美元的透析将是这项技术的最大应用之一。这种监测也可能对充血性心力衰竭患者有用,充血性心力衰竭在美国影响了大约500万人。

“充血性心力衰竭患者的保水问题非常重要,”西玛说。我们的传感器可以直接测量它们与正常流体状态的距离。这一点很重要,因为早期发现积液可以减少住院率,但目前还没有办法量化体内低水平积液。我们的技术可能会在家中作为护理团队获得预警的一种方式。”

在他们对健康对照受试者的研究中,研究人员还偶然发现他们可以检测到脱水。这可能使该装置对监测老年人很有用,老年人往往会因为口渴感随着年龄的增长而降低,或者运动员参加马拉松或其他耐力项目而脱水。研究人员正在计划未来的临床试验,以测试他们的技术检测脱水的潜力。

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