Медицина
Технології
Медицина
Технології

Смартфон оцінив згортання крові в домашніх умовах

Група американських вчених розробила методику тестування згортання крові за допомогою звичайного смартфона. Підхід передбачає, що до смартфона, який вібрує, кріпиться чашка зі зразком крові та частинкою міді, а його камера записує рух частинки у краплі крові. З отриманих даних вираховується протромбіновий час — показник швидкості згортання плазми, який необхідно постійно контролювати людям із порушеним гемостазом. Про своє дослідження автори повідомили у журналі Nature Communications.

Paul G. Allen School / YouTube

Навіщо контролювати протромбіновий час?

В нормі людський організм спершу реагує на травмування кровотечею, а потім — згортанням крові, що зупиняє кровотечу. Ця захисна функція називається гемостазом, і мільйони людей мають захворювання, що призводять до її порушення, через що змушені довічно приймати антикоагулянти. Така терапія застосовується, наприклад, при фібриляції передсердь (миготливій аритмії), наявності штучних клапанів серця або генетичних мутацій.

Варфарин є найбільш застосованим препаратом антикоагулянтної терапії, проте його приймання часто призводить до госпіталізації через побічні ефекти. Оскільки варфарин має дуже вузьке терапевтичне вікно (різниця між ефективною та токсичною дозами), його дію на здатність крові до згортання необхідно постійно перевіряти: занадто висока доза може призвести до значних крововтрат, а занизька — до тромбоутворення. Пацієнти зі США перебувають у терапевтичному вікні лише 64 відсотки часу, а в країнах, що розвиваються — близько 40 відсотків часу через недостатнє тестування. Тому вчені з Вашингтонського Університету в Сіетлі розробили прототип методики тестування, яка буде доступна майже усім верствам населення.

Як саме працює нова методика?

Технологія передбачає використання смартфону, маленької силіконової чашки та тримача, який розташовує чашку точно під камерою смартфону. Користувачу спершу слід наповнити чашку усього 10-20 мікролітрами крові та поставити її у тримач, під'єднаний до телефона. Окрім крові, до чашки додають активатор тромбопластину (фактору зсідання крові) для активації зовнішніх шляхів каскаду згортання крові та мідну частинку розміром 1 міліметр, пофарбовану у синій колір для кращої видимості. Після цього вмикається вбудований у смартфон вібраційний мотор, який передає коливання силіконовій чашці.

Пластикове кріплення до смартфона та чашечку для аналізу зі зразком крові, частинкою міді та фактором згортання крові. Chan et al. / Nature Communications 2022

Пластикове кріплення до смартфона та чашечку для аналізу зі зразком крові, частинкою міді та фактором згортання крові. Chan et al. / Nature Communications 2022

Якщо кров не коагульована, то частинка міді рухається швидко і вільно, натомість коагульована кров стає більш в’язкою і рух частинки уповільнюється. Все це фіксується камерою смартфону, а програмне забезпечення переводить зображення з камери у криву руху частинки (залежність амплітуди руху від часу). За старт вимірювання приймають момент додавання активатору або найвище значення амплітуди руху, а кінець вимірювання визначається різким падінням амплітуди руху. Протромбіновий час обчислюється як різниця між кінцем та початком вимірювання, а міжнародний нормалізований показник пропорційний співвідношенню протромбінового часу досліджуваного зразка та протромбінового часу стандартизованого зразка, виміряного за допомогою цієї ж системи.

Технічні вимоги до смартфонів є досить низькими як для сучасних апаратів, а саме: швидкість запису відео не нижче 10 кадрів на секунду, а мінімальна роздільна здатність — 960 × 540 пікселів.

Наскільки точним є визначення показників згортання крові?

Клінічні випробування проводили на 140 зразках плазми та 80 зразках цільної крові, а також на 100 зразках плазми пацієнтів із порушеннями згортання крові. Коефіцієнт кореляції між лабораторними та смартфонним аналізом становив від 0,93 до 0,97 для різних груп зразків, що не перевищує допустиме відхилення при використанні комерційних коагулометрів.

Проте автори дослідження вказують на ряд обмежень свого винаходу. При аналізі цільної крові показник гематокриту (об'єм еритроцитів у крові) може впливати на результат, а для аналізу плазми в домашніх умовах знадобиться придбати ще центрифугу, щоб відділити плазму від решти компонентів крові. Крім того, клінічні дослідження проводили на венозній крові, тоді як для домашнього застосування передбачається використання капілярної крові, яка може давати менш надійні результати. До того ж у майбутніх комплектаціях автори пропонують робити чашки з вже нанесеним активатором, який буде стабільним впродовж місяців за кімнатної температури.