Litewscy naukowcy opracowują urządzenie ultradźwiękowe poprawiające krążenie krwi i zapobiegające powikłaniom cukrzycy w kończynach dolnych

Upośledzone krążenie krwi w kończynach dolnych jest powszechnym problemem zdrowotnym wśród osób starszych i jednym z najbardziej widocznych powikłań cukrzycy, zwanym stopą cukrzycową. Zespół charakteryzujący się owrzodzeniami stóp, często związanymi z infekcją, jest główną przyczyną hospitalizacji i do 30 procent amputacji. Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia tak bardzo traumatycznych konsekwencji, naukowcy z Litwy współpracowali nad opracowaniem ultradźwiękowego urządzenia do stymulacji stóp, które może nieinwazyjnie poprawić krążenie krwi w kończynach dolnych.

To innowacyjne urządzenie powstało dzięki współpracy naukowców z Kowieńskiego Uniwersytetu Technologicznego (KTU) i Litewskiego Uniwersytetu Nauk o Zdrowiu (LSMU).

Według nich, głównym celem jest poprawa rozwiązań problemu dużych naczyń krwionośnych za pomocą metod mini-interwencyjnych. Brakuje jednak rozwiązań klinicznych do diagnozowania i korygowania drobnych zaburzeń naczyniowych, poszukiwania skutecznych i nieinwazyjnych metod oraz ich praktycznego wdrożenia.

Rosnąca częstość występowania cukrzycy

Nawet 40 procent pacjentów, u których nie rozwijają się poważne zmiany w dużych naczyniach krwionośnych, jest leczonych konwencjonalnymi lekami objawowymi, często w ogóle bez leczenia. Przypisuje się im po prostu objawy psychosomatyczne, nie badając możliwych przyczyn takich dolegliwości. Wówczas problem się pogłębia, a często konsekwencje stają się trudne do skorygowania lub nieodwracalne.

„Dlatego skupiając się na konsekwencjach zaburzeń mikrokrążenia, które są coraz częściej diagnozowane, chcieliśmy znaleźć rozwiązania i metody kliniczne dla tego problemu, a w szczególności spróbować pomóc pacjentom z cukrzycą” – komentuje Algimantas Bubulis, starszy badacz KTU i jeden z autorów wynalazku.
W różnych krajach europejskich cukrzyca dotyka od 3 do 7,2 procent populacji i jest to tendencja stopniowo rosnąca. Na Litwie na tę chorobę cierpi około 100 tysięcy osób, a oczekuje się, że liczba ta podwoi się w ciągu najbliższych 10 lat.

Profesor LSMU Vincentas Veikutis, który kierował badaniami medycznymi nad wynalazkiem, mówi, że chociaż cukrzyca jest skutecznie leczona, powikłania nią spowodowane, z których jednym jest zespół stopy cukrzycowej, pozostają problemem klinicznym.

Zwykle, z powodu upośledzonego krążenia tkankowego i postępującej neuropatii, tkanki stopy stają się niewrażliwe i nie reagują już odpowiednio na urazy, co prowadzi do postępującego owrzodzenia, infekcji rany, martwicy tkanek, a ostatecznie do amputacji.

Ponieważ możliwości leczenia tej patologii za pomocą leków są ograniczone, coraz większego znaczenia nabierają alternatywne, a w szczególności nieinwazyjne metody leczenia, w tym wykorzystanie energii ultradźwiękowej.

„Ultradźwięki, jako jedna z metod terapeutycznych, są ostatnio szeroko stosowane praktycznie we wszystkich dziedzinach medycyny” – wyjaśnia Bubulis.

Według naukowca jest to zdeterminowane szerokim zakresem zastosowań w praktyce medycznej. Za jej pomocą można oddziaływać na najbardziej zróżnicowane tkanki i struktury organizmu, kości, skórę, mięśnie, a także płyny biologiczne, w tym krew. Pod wpływem ultradźwięków można zmniejszyć ból, skurcze i stany zapalne, a także stymulować przepływ krwi.

„Ultradźwięki poprzez wsteczny szlak neurogenny mogą również aktywować centralny przepływ krwi w głównych naczyniach krwionośnych organizmu, które znajdują się bliżej serca i płuc. To jeszcze bardziej rozszerza możliwości ich terapeutycznego zastosowania” – dodaje dr Bubulis.

Ultradźwięki wpływają nie tylko na tkanki, ale także na układ nerwowy

Urządzenie, opracowane i zatwierdzone przez naukowców, wykorzystuje określone elementy piezoelektryczne do generowania szerokiego spektrum akustycznych fal ultradźwiękowych w odpowiedzi na sygnał elektryczny. Następnie, po dobraniu odpowiednich parametrów, ultradźwięki są przesyłane do tkanek stopy i mogą stymulować przepływ krwi praktycznie w całej nodze.

„Drgania wywołane przez prąd elektryczny przepływający przez elementy tworzą fale akustyczne. Fale przechodzą przez skórę i dostają się do głębszych tkanek, gdzie powodują wibracje i zwiększają napięcie w ścianach naczyń krwionośnych. Pomaga to poprawić przepływ krwi w tkankach powierzchownych i modulować aktywność elementów krwiotwórczych: erytrocytów, leukocytów i trombocytów.

W ten sposób można regulować trombogenezę, odpowiedź immunologiczną i procesy zapalne, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania naczyń krwionośnych i ogólnych tkanek” – wyjaśnia ekspert KTU.
Ponadto fale ultradźwiękowe mogą oddziaływać na struktury nerwowe, biorąc pod uwagę, że wszystkie naczynia krwionośne mają unerwienie, a tym samym aktywują napięcie naczyniowe w rozległym obszarze tkanki.
„Neuropatia cukrzycowa lub dysfunkcja nerwów, zwykle pochodzenia niedokrwiennego, może być również w dużym stopniu korygowana za pomocą ultradźwięków o określonych parametrach” – podkreśla prof.
Należy zauważyć, że efekt terapeutyczny ultradźwięków na osobę zależy od parametrów fizycznych: częstotliwości fali, mocy i intensywności. W tym przypadku opracowane urządzenie wykorzystuje ultradźwięki o niskiej częstotliwości. Jego działanie jest bezkontaktowe i nietermiczne, co minimalizuje możliwe zdarzenia niepożądane.

Wynalazek uzyskał zarówno litewski, jak i europejski patent, co stanowi znaczący kamień milowy. Według dr Bubulisa, po stworzeniu komercyjnego prototypu, urządzenie to może potencjalnie zrewolucjonizować praktykę medyczną w szpitalach i oddziałach rehabilitacyjnych, gabinetach medycyny prewencyjnej i szpitalach opiekuńczych. Jego przenośność, bezpieczeństwo i zdolność do korygowania szerokiego zakresu kończyn dolnych z różnymi zaburzeniami krążenia sprawiają, że jest to obiecujące narzędzie na przyszłość.
Urządzenie można dostosować do indywidualnego użytku za pomocą odpowiednich modyfikacji oprogramowania, co czyni go cennym narzędziem dla pacjentów z cukrzycą i innymi zaburzeniami krążenia obwodowego. Jest ono również obiecujące dla osób starszych z przewlekłą dysfunkcją naczyń krwionośnych.
Badacz KTU dodaje, że ultradźwięki o odpowiednich parametrach mogłyby ułatwić ukierunkowaną integrację leków chemioterapeutycznych w pożądanym miejscu, unikając ogólnego toksycznego wpływu na organizm. „To może być ważny, obiecujący przełom technologiczny w powszechnej medycynie” – twierdzi prof. Veikutis.

Źródło: Uniwersytet Techniczny w Kownie, fot. Daniel (adobe)