Екатерина Волкова

Группа ученых из Ижевска разработала ряд устройств для обнаружения периферических сосудов. Использование таких приборов в медицине может облегчить получение венозного доступа, а также позволит осуществлять экспресс-диагностику некоторых сосудистых заболеваний.

Часто возникают ситуации, когда необходимо провести больному внутривенную инъекцию, взять кровь на анализ, выполнить инфузию, установить периферический катетер, а сосуды обнаружить не удается. Бывает, что эти манипуляции жизненно необходимы. С такой проблемой практически ежедневно сталкивается каждая бригада скорой помощи, а также медсестры в процедурных кабинетах. Пока эти действия специалисты проводят, опираясь на свой опыт. Если бы они имели под рукой приборы, которые разработали в Ижевске, обнаружить вену для инъекции, забора крови не составило бы большого труда.

Ученые из Ижевской государственной медицинской академии разработали в своей лаборатории ряд приборов, предназначенных для решения данной проблемы. Спроектировано несколько устройств, четыре из них уже изготовлено, подано несколько патентных заявок. Приборы получились предельно простыми и дешевыми.

«Тема эта хоть и не очень сложная, но для практики достаточно важная. Мы занялись ей, однажды столкнувшись с подобными проблемами, - рассказывает один из разработчиков доктор медицинских наук Александр Шишкин. - Вопросом всерьез заинтересовался один из моих студентов. Затем стало интересно мне самому, а дальше в работу втянулись другие сотрудники лаборатории. У одного из них уже был определенный задел в решении похожих задач. Поэтому совершенно новая для нас тема пошла быстро, даже несмотря на отсутствие финансирования лаборатории».

Работы начались весной 2015 года. Большой вклад в создание приборов внес сотрудник лаборатории Александр Петров, разработавший электрические схемы и изготовивший опытные образцы. Над этой темой также трудятся кандидат медицинских наук Наталья Овчинина и два студента ИГМА Роман Никандров и Альберт Гараев».

Приборы решают разные задачи

Александр Шишкин продемонстрировал нам два базовых опытных образца, работающих по разному принципу, и несколько разработок, сделанных на их основе, над которыми сейчас трудятся в лаборатории.

Один из простейших вариантов легко помещается в ладони и имеет оптическую пару, состоящую из источника инфракрасного света (светодиода) и приемника света (фотодиода). Когда ведем прибор по телу, инфракрасный свет глубоко проникает в мягкие ткани. От оптически-неоднородных образований (например, сосудов) свет отражается сильнее чем от окружающих их тканей. Ток на фотодиоде возрастает, срабатывает компаратор и включает систему индикации — загорается лампочка или подается звуковой сигнал. В месте, где интенсивность сигнала является максимальной, с помощью простейшего маркирующего приспособления ставят точку в проекции вены. В дальнейшем туда вводится игла шприца или катетера.

Демонстрационный вариант устройства работает от розетки. Возможно его питание от электросети автомобиля, батарейки, аккумулятора. Себестоимость получилась в пределах 250 рублей. По словам Александра Шишкина, в дальнейшем они планируют модифицировать прибор и оснастить его узлом для крепления иглы шприца, чтобы при необходимости можно было сразу выполнять инъекцию.

Ведутся работы над созданием аналогичного прибора, обеспечивающего дополнительные возможности: определение точной глубины нахождения сосуда, функцию дезинфекции места будущей инъекции и др. Также в усовершенствованной модели предусмотрено съемное устройство для подсветки.

Приборы с функцией визуализации

Следующая серия приборов позволяет не только обнаруживать место прохождения сосудов, но и визуализировать их. Был показан базовый образец, на основе которого также разрабатывается целая линейка приборов.

В корпусе устройства размещены источники света, линза и видеокамера. Прибор может работать от бытовой электросети (через блок питания) или электросети автомобиля. Имеется разъем для вывода сигнала с видеокамеры на монитор. В приборе есть красные и инфракрасные светодиоды. Инфракрасный свет глубже проникает в ткани, что позволяет обнаружить сосуды на большей глубине, но человеческим глазом он не виден. Зато его хорошо воспринимает видеокамера, установленная в приборе. Получаемое изображение выводится на экран. Наличие линзы позволяет получить увеличенное изображение. Устройство может использоваться для экспресс-диагностики варикозного расширения вен, тромбофлебитов, обнаружения гематом, поиска инородных тел и решения других задач. Себестоимость устройства в районе 1000 рублей, из них 80-90% пришлось на видеокамеру.

Следующий образец этого прибора будет иметь выемку в корпусе, предназначенную для подведения к телу иглы шприца. Поэтому кроме решения перечисленных задач его можно будет использовать и для облегчения получения венозного доступа. Под контролем выводимого на экран увеличенного изображения можно вводить в вену периферический катетер, осуществлять внутривенную инъекцию или инфузию.

«Это гораздо удобнее, проще и дешевле, чем те аналоги, в которых используется ультразвуковой датчик. Зачем делать сложную конструкцию, когда для решения многих задач можно обойтись такой простой оптикой», - отмечает Александр Шишкин.

Сделан и упрощенный предельно дешевый вариант такого устройства без видеокамеры, в корпусе которого размещена линза, вокруг нее расположены источники света видимого красного света (светодиоды) и ближнего инфракрасного света. Есть регуляторы яркости. В корпусе также имеется выемка для подведения иглы шприца, предусмотрен съемный ремень для крепления устройства на теле. Прибор решает те же задачи, но позволяет обнаруживать сосуды на меньшей глубине (до 5-7 мм), зато изображение при этом воспринимается визуально без использования дополнительных устройств.

По такому же принципу работает еще один прибор с узлом для крепления смартфона, оснащенного видеокамерой. В его корпусе размещена насадка с источниками красного и инфракрасного света. Изображение выводится на экран мобильного телефона. При установке в корпусе съемной линзы можно получить увеличенное изображение. Есть возможность установки светофильтров. Обнаружив сосуд, через выемку в корпусе веноискателя, можно вводить иглу шприца или катетера. Данный прибор также позволяет диагностировать некоторые сосудистые патологии. Получилось предельно простое и дешевое устройство. Самое дороге здесь — смартфон, который есть почти у каждого. При этом требования к разрешению видеокамеры в данном случае невысокие. Без смартфона прибор тоже будет работать, но без видеофиксации. Предусмотрено электропитание от аккумулятора смартфона, батарейки, бытовой или автомобильной электросети.

Все вышеперечисленные приборы созданы для разных категорий потребителей. По мнению самого Александра Шишкина, больше возможностей дает устройство с выводом на экран, в котором используется смартфон.

За рубежом уже есть подобное устройство AV300, в котором применяется два лазера, видеокамера, система обработки изображения и проектор, но оно достаточно сложное, отмечает ученый, и стоит от четырех до семи тысяч долларов. Этот прибор в России используют, но достаточно редко. Отечественные аналоги ЛУЧ-М и Луч М200, работающие по другому принципу, очень просты по конструкции, но тоже неоправданно дорогие. Они стоят от 8 до 15 тысяч рублей, ограниченно применяются на скорой помощи в некоторых городах.

«Наши разработки получились предельно дешевыми, но при этом обеспечивают значительно большие возможности», - говорит Александр Шишкин.

Перспективы внедрения

Работа над созданием и усовершенствованием устройств для обнаружения периферических сосудов ведется в инициативном порядке. Сегодня уже есть люди, которых данные приборы заинтересовали. Ученые надеются, что когда-нибудь они пойдут в серийное производство и начнут применяться в медицине, в том числе и в работе скорой помощи.

«По сравнению с другими нашими более сложными разработками эта тема имеет больше шансов на внедрение, так как проста, абсолютно всем понятна и не требует слишком больших инвестиций. Запуск приборов в производство может быть легко организовано на любом предприятии, выпускающем какую-либо электронику», - говорит Александр Шишкин.

В идеале, как отмечает ученый, потребителями таких устройств должны стать не только лечебные учреждения, но и все медработники. Каждый из них иногда ставит инъекции своим родственникам или знакомым. Бывают экстренные ситуации, поэтому подобный прибор желательно иметь и в личном пользовании, подобно тонометру или фонендоскопу.

Сейчас медработники решают задачи, с которыми могли бы успешно справиться данные приборы, только исходя из своего опыта. Порой венозный доступ получить не удается. Возможно, со временем устройства для обнаружения периферических сосудов появятся в каждой машине скрой помощи и в каждом лечебном учреждении, и спасенных жизней будет больше.