Исследователи MIT предлагают новую конструкцию шунта для лечения гидроцефалии

Наиболее распространенным методом лечения гидроцефалии является размещение медицинского устройства, называемого шунтом, своего рода гибкой трубкой, в желудочковую систему мозга, которая направляет поток CSF из мозга в другие части тела.

Несмотря на свою эффективность, эта операция сопряжена с риском (в конце концов, процедура требует просверлить отверстие в черепе), и частота отказов этих шунтов, несмотря на их жизненно важные свойства, достаточно высока. Будь то врожденное (присутствующее при рождении, включая расщепление позвоночника) или приобретенное (например, от черепно-мозговой травмы) - гидроцефалия поражает более 1 миллиона американцев - от младенцев и детей старшего возраста до пожилых людей.

Теперь исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) опубликовали в журнале «Journal of the Royal Society» статью, в которой предлагается и описывается новый принцип конструирования катетеров для гидроцефалии, который стремится преодолеть главную проблему при разработке этих устройств: их регулярное засорение.

Забитый катетер имеет опасные для жизни последствия, особенно для детей, и обычно приводит к неотложной хирургии, открытию запечатанных рубцов и возможной резекции имплантированного катетера из головного мозга перед введением нового катетера с последующим необходимым дополнительным заживлением.

Этот процесс несет в себе риск повреждения мозговой ткани и инфекции. Для педиатрических пациентов катетеры имеют 60% вероятность отказа, часто из-за ткани, которая забивает катетеры, что в конечном итоге останавливает отток CSF из мозга.

Новое исследование посвящено возможному изменению конструкции шунтов, по словам одного из авторов статьи Томаса Хельдта (Thomas Heldt), доцента по электротехнике и биомедицинской инженерии на кафедре электротехники и компьютерных наук в Институте медицинской инженерии и науки (Medical Engineering and Science (IMES). Он отмечает, что важной частью процесса исследования было проведение экспериментов in vitro, подвергающих клеточные культуры воздействию напряжения сдвига жидкости, в дополнение к микрофлюидной визуализации потока, а также проведение динамического расчета и измерений жидкости.

«Мы стремимся понять, как лучше спроектировать геометрию катетера, чтобы оптимизировать работу этого медицинского устройства... Это конструктивные параметры, которые могут изменяться таким образом, чтобы на стенки катетера приходилось минимальное усилие, чтобы обеспечить минимальный риск адгезии клеток», поясняет Хельдт.

Лидия Буруйба (Lydia Bourouiba), старший автор статьи и доцент кафедры гражданского и экологического машиностроения, машиностроения в IMES, которая руководит Лабораторией жидкостной динамики заболеваний, говорит об исследовании: «Новизна заключается в том, что мы усилили связь между механическими (то есть гидродинамическими) принципами и биологической и клеточной реакцией, чтобы обеспечить новые пути в принципах конструирования этих спасательных медицинских устройств».

По словам Хельдта, новое исследование может привести к изменению конструкции шунтов, которая устранит вероятность засорения.

Теперь, когда исследователи продемонстрировали экспериментальное подтверждение разработанных ими принципов проектирования, прототипы должны быть произведены и использованы в клинических испытаниях. Но независимо от того, продвигается ли исследование и приводит ли оно к лучшему функционированию шунтов где-то в будущем, Буруби говорит, что исследование было полезным.