Interjú Igor Efimovdal "kifejlesztettünk egy új osztályú eszközöket, amelyek lehetővé teszik az orvosságot

Az MFTI-ben, a szívelektrofiziológia területén közismert szakértő, a St. Louis Igazságos Egyetem professzora Igor Efimov, az 1986-os Fizikai Technikai Intézet posztdoktora, megnyitotta a laboratóriumot. Elmondta a MIPT "For Science" folyóiratban levő tudósítónak, hogy az alma mater munkáinak terveiről van szó, és itt teljesen interjút adunk.

- Mit fog tenni a laboratóriuma a MIPT-ben, mi különbözik az amerikai csoporttól?

A projekt, amelyre a PhysX laboratóriumát támogattuk, többnyire elméleti. Általában most inkább kísérletező vagyok, de egyszer teoretikus voltam. És hatalmas mennyiségű adatot gyűjtöttem a különböző kísérleti modellekre, például a szív aktivitására.

A PhysTech számára tervezett "emberi élettani laboratórium" -nak nevezzük. Vagyis itt olyan struktúrát akarunk építeni, amely elméleti és kísérleti technológiákat fejleszt ki a szív és az agy elektrofiziológiájával kapcsolatban.

Az első szakaszban (hároméves projekt) az elméletre koncentrálunk. Kísérletet terveznek, de leginkább számítógépes szimuláció lesz. Az én laboratórium, St. Louis és Bordeaux (ahol én is működik) van egy csomó kísérleti fejlesztések, és én mindig is, hogy meg kell találni a csapat, amely tudtam dolgozni a területen a számítógépes modellezés és az új technológiák, különösen a 3D-nyomtatás .

- Milyen problémákról beszélünk?

Újfajta eszközöket fejlesztettünk ki, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy orvosságot készítsünk. Figyeli hangolt az adott beteg, először te a CT vagy MRI vizsgálat (számítógépes, azaz röntgen- vagy mágneses rezonancia Megjegyzés sajtószolgálat MIPT.). majd - egy teljes számítógépes szegmentáció, amely egy érdekes orgonát (esetünkben a szívünket) kiemel, és egy adott beteg szívének egyedi modelljét hozza létre. Továbbá ezt az űrlapot háromdimenziós nyomtatón reprodukálják, felülről felfelé alkalmaznak egy biokompatibilis anyagból készült membránt. És már rajta van egy elektronikus eszköz, amely sok különböző jelet rögzít, és szükség esetén pontterápiát biztosít a szív számára. Vagyis, ha lefordítják angolul, "nagy felbontású diagnosztikát" és "nagy felbontású terápiát" kapunk.

- Miért szükséges ez, a rosszabb modern implantálható készülék?

Bíráld magadnak, modern pacemakerekben és defibrillátorokban maximum két vagy három elektródot. És mindössze annyit kell tennie, hogy leírja a szívműködés paramétereit, vagy ösztönözze. Ez egy nagyon alacsony felbontás.

Például a defibrillátor egyik legfontosabb problémája - a nem megfelelő terápia - egy hamis elrendelt kezelés. Hogyan történik ez? Az elektróda csak egy van, ez rögzíti a jelet csak egy pont, és az alapján nem elegendő adatot kell eldönteni, hogy egy személy az állam a hirtelen szívhalál. És ha igen, akkor az elektródának ki kell emelnie a szívét egy jelentős elektromos áram hatására. Sajnos, ez nagyon könnyen elromolhat az adatok alapján egy pont, és az is világos, hogy a végén kiderül: a férfi, sem sejtve míg teljesen tudatos, hirtelen tapasztalt szörnyű fájdalom és megrázkódtatás.

Olyan eszközöket akarunk létrehozni, amelyek megakadályozzák ezt: a nagy felbontású diagnosztika nem csak az elektromos jelek teljes spektrumát rögzíti, hanem a mechanikai paramétereket, a savasság indexét, a hőmérsékletet, az anyagcsere-funkciót stb. Az ehhez szükséges eszközök rugalmasak és flexibilis membránra vannak nyomtatva.

Ezután számítógéppel modellező technikákat használva fejleszteni kell a készülékünket is - egyfajta "zokni", amely tökéletesen a szívben ül. Aztán a folyamatot sebészekkel kell összekötni: minimálisan invazív módszerek kifejlesztésére, amelyek az ilyen eszközök emberi testbe történő bevezetését eredményezik.

- Mi lesz a PhysTech tudósai feladata?

Ez itt van! Olyan számítógépes technológiákat kell kifejlesztenünk, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy megközelítsük a rugalmas elektronika orvosságra való bevezetését. Végül is, egy ilyen eszköz kiépítése, még a platform bemutatása után is hatalmas. Először meg kell értened, hogy hol és milyen térben kívánja elhelyezni a megfelelő típusú érzékelőket. Mindegyikük egy bizonyos betegségért fog épülni.

Ha ez a hirtelen szívhalál kockázatát jelentené, akkor szükség van egy diagnózisra, akkor meg kell határozni, hogy milyen eszközöket helyeznek el az információ minimális elegendőségének biztosítása érdekében - itt pedig a pH-ról beszélünk. Ha szívritmuszavarról, iszkémiás megbetegedésről beszélünk - mindezek különböző esetek, amelyek egyedi megközelítést igényelnek, egyéni érzékelőkészletet. És mindez előre kiszámítható a modelleken.

Még akkor is, amikor rájöttünk, pontosan hol fogjuk figyelni a szívünket, még mindig sok kérdés merül fel. Például minden jel zajos háttér, más jelenségek. És meg kell értenünk, hogyan kell elkülöníteni a megfigyelt képet a szív azon részeitől, amelyek kockázatot jelentenek. Ez feladat lesz számunkra is.

- Csak a szív diagnosztizálásán dolgozik a Fizikai Technikai Intézetben?

Nem, ilyen feladatokat jelentenek a neurofiziológusok számára. Rubin Aliyev lesz a laboratórium alelnöke, ideggyógyászattal foglalkozik, és fejleszteni fogja platformunk alkalmazását ebben az irányban. Pusztán matematikai problémák is vannak - szükség van a szívünk számára rendelkezésre álló matematikai modellek optimalizálására. Végül is az általános modellek hatalmasak, és nehéz a modellt még a legerősebb szuperszámítógépekkel együtt is modellezni.

- Melyek a laboratóriumi kilátások?

Stratégiai szempontból építem. Az első három évben a MIPT-től kapott támogatást, laboratóriumot építünk, embereket keresünk és berendezéseket választunk. Remélem, hogy ebben az időben kiemelnünk és fejlődnénk olyan irányok, amelyek kísérletezővé válhatnak. A MIPT-nek is megfelelő infrastruktúrája lesz a kísérleti tudomány számára. A St. Louis laboratóriumunkhoz nagy mennyiségű szervhez jutunk az in vitro kezeléshez, és ez nem csak a kis állatok szívét, hanem az emberi szerveket is. Ugyanezt kell tenni Oroszországban, az egészségügyi intézményekkel partnerségben.

- És Oroszországban ez jogilag lehetséges?

Ez a szükséglet nem csak a tudományhoz, hanem a klinikai gyakorlathoz is érett. Például az amerikai szabályozás ezen a területen nagyon fejlett, és például, ha egy személy meghalt egy autóbalesetben, a szervei lehetne megmenteni több életet: gyorsan felkészülni transzplantációs nemcsak a szív, hanem a máj, a vese, a tüdő, és így tovább. De a szív a legnehezebb rész, mert a transzplantáció kritériumai nagyon szigorúak. És ha a szív nem alkalmas bármelyik paraméter átültetésére, átadódik nekünk, tudósoknak, és in vitro tanulmányozhatjuk a folyamatokat. Így kapunk adatokat az emberi élettanról. Most van ilyen adatunk, de még mindig rendszeres elméleti kezelésre várnak. Az én egyetem az Egyesült Államokban egyszerűen nem rendelkezik a csapat, amely képes rá, és PTI világszínvonalú szakértői - a magasabb matematika, modellezés, - az.