Bärbar andningsskärm upptäcker snabbt livshotande lungsjukdom
Forskare har utvecklat en bärbar andningsanalysator som exakt och snabbt kan upptäcka akut andningsnedsyndrom (ARDS). Enheten lovar att öka överlevnadsgraden och minska sjukvårdskostnaderna för personer med ett potentiellt livshotande lungsjukdom.
Teamet beskriver utvecklingen och testningen av den kompakta nya tekniken - som är ungefär lika stor som en skokartong - i ett papper som finns i tidningen Analytisk och bioanalytisk kemi.
Diagnos och spårning av ARDS i tid är mycket utmanande eftersom tillståndet kan förändras och utvecklas snabbt och har flera möjliga orsaker.
"De vanligaste ARDS-förutsägelsesverktygen är bara korrekta cirka 18% av tiden", säger författare Xudong Fan, professor i biomedicinsk teknik vid University of Michigan, i Ann Arbor.
Däremot visade han och hans kollegor att den helautomatiserade bärbara andningsanalysatorn kan diagnostisera ARDS med en noggrannhet på 90% på cirka 30 minuter.
Forskarna testade tekniken på 48 volontärer som fick behandling vid University of Michigan sjukhus. Av volontärerna hade 21 ARDS och de andra fungerade som kontroller.
"Vi har upptäckt," förklarar professor Fan, "att om vår enhet säger att patienten är positiv för ARDS, är det mycket troligt att de är positiva."
Diagnos- och övervakningsverktyg
Tekniken i enheten använder gaskromatografi för att analysera nästan 100 molekyler i andedräkt. Den fångar ett andetagsprov genom ett rör som ansluter till en mekanisk ventilations utandningsport.
Resultaten av analysen gör det möjligt för läkare att inte bara testa för ARDS utan också att bestämma hur långt avancerat tillståndet är. Enheten kan också övervaka behandlingsförloppet efter diagnos.
"Vi kan upptäcka uppkomsten och förbättringen av tillståndet innan traditionella förändringar i röntgen och blodprov skulle inträffa", förklarar professor Fan.
De flesta som utvecklar ARDS är på sjukhuset och får behandling för andra hälsotillstånd.
Det är sällsynt att ARDS utvecklas utanför sjukhuset; när detta händer är det mest troligt att personen redan har svår lunginflammation eller liknande allvarligt tillstånd.
Enligt information om den aktuella studien från National Institutes of Health (NIH) utvecklar cirka 200 000 personer ARDS och 74 000 dör av tillståndet varje år i USA.
Lunginflammation, sepsis, trauma och aspiration är bland orsakerna till ARDS. Dessa gör att lungorna blir inflammerade och fylls med vätska. Vätskan hindrar lungornas små luftsäckar, genom vilka syre passerar in i blodet och koldioxid passerar ut ur det.
Människor med ARDS behöver vanligtvis intensivvård och stöd från mekaniska ventilatorer tills lungorna läker.
Men många av dem som överlever ARDS kämpar för att återgå till sina vanliga aktiviteter eftersom deras lungfunktion förblir dålig.
Tidigare upptäckt och spårning
Att upptäcka ARDS tidigare är nyckeln till att förbättra chanserna och kvaliteten på återhämtningen.
"Vår förmåga att förbättra resultaten med ARDS", säger studieförfattare Kevin R. Ward, professor i akutmedicin och biomedicinsk teknik vid University of Michigan, "har i grunden stoppats av bristen på teknik som snabbt och exakt kan diagnostisera sjukdomen tidigt och spåra dess framsteg. ”
Den nuvarande metoden för diagnos av ARDS är beroende av röntgenstrålar i bröstet, som är kostsamma och involverar strålningsexponering, och blodprov som är invasiva.
Dessa procedurer tar timmar att producera resultat och läkare måste upprepa dem för att övervaka framstegen. När det är bäst kan de bara visa hur tillståndet var tidigare; de spårar det inte i realtid.
"Alla våra nuvarande metoder resulterar i att vi behandlar sjukdomen för sent eller inte har information som säger om våra terapier gör skillnad snart nog", förklarar professor Ward.
"Genom att använda andedräkt löser tekniken vi har utvecklat båda problemen och öppnar upp betydande möjligheter för att vi ska kunna behandla tidigare och utveckla en mängd precisionsmedicinska behandlingar för ARDS."
Prof. Kevin R. Ward
Teamet förutser möjligheter att utveckla tekniken för snabbare diagnos och bättre spårning av flera andra inflammatoriska tillstånd som påverkar lungorna eller blodet, såsom lunginflammation, astma och sepsis.
