Устройство для мониторинга мозга для анестиологов

Новое устройство для мониторинга мозга призвано стать «Прорывом» в сфере анестезии, распределяя лекарства в нужной дозе.

Ни один врач не хочет, чтобы пациент просыпался во время операции, как и пациенты. Таким образом, анестезиологи часто назначают больше лекарства, чем необходимо, чтобы пациенты находились в седативном состоянии во время медицинских процедур или при использовании аппаратов, спасающих жизнь, таких как аппараты искусственной вентиляции легких.

Но анестезия иногда может быть вредной, если ее вводить в избытке, говорит Дэвид Минц, анестезиолог из Университета Джонса Хопкинса. Например, пожилые люди с когнитивными расстройствами, такими как деменция или возрастное снижение когнитивных функций, могут подвергаться более высокому риску послеоперационной спутанности сознания. Исследования также указывают на то, что длительное употребление у маленьких детей может вызвать поведенческие проблемы. «Чем меньше мы от них даем, тем лучше», — говорит Минц.

Автоматизированная система введения анестезии может помочь врачам подобрать правильную дозу лекарства. Новое устройство контролировало мозговую активность макак-резус и поставляло общий анестетик пропофол в дозах, которые автоматически корректировались каждые 20 секунд. Колеблющиеся дозы позволяли животным получать ровно столько препарата — не слишком много и не слишком мало — для того, чтобы оставаться в седативном состоянии в течение 125 минут, сообщили исследователи 31 октября в PNAS Nexus . Исследование является шагом к разработке и тестированию системы, которая будет работать на людях.

Обычно доза анестетика зависит от параметров тела, таких как вес и возраст. Но этот расчет не является совершенной наукой. Нет четкой взаимосвязи между дозой и вероятностью того, что пациенты будут полностью анестезированы пропофолом и аналогичными препаратами, говорит Минц, который не участвовал в новом исследовании. Поэтому анестезиологи назначают дозы, находящиеся на верхнем конце спектра, чтобы гарантировать, что их пациенты останутся без сознания.

По словам Минца, для врачей неприемлемо работать с дозами, которые не обязательно подойдут всем. «Вы стремитесь к 99-му процентилю… примерно 99,999» процентов пациентов не должны проснуться.

Пока пациенты находятся под наркозом, врачи внимательно следят за косвенными показателями сознания, такими как частота дыхания и частота сердечных сокращений. Анестетики, такие как пропофол, также изменяют мозговые волны , поэтому отслеживание активности мозга может помочь анестезиологам следить за осознанностью пациента, говорит нейробиолог и анестезиолог Эмери Браун ( SN: 6/6/11 ). Однако на практике немногие врачи обучены этому.

Браун и его коллеги разработали устройство, позволяющее анестезиологам выполнять эту работу. Система требует ограниченного участия человека: медицинское оборудование для мониторинга мозга сочетается с компьютером, который использует алгоритмы для определения того, как организм перерабатывает пропофол. Каждые 20 секунд машина вычисляет, сколько лекарства необходимо для поддержания заданного уровня мозговой активности, который, как показали предыдущие исследования, свидетельствует о потере сознания у макак.

После того, как компьютерное моделирование показало, что модель будет работать, команда провела девять испытаний с двумя макаками. Исследователи сначала вводили анестетик вручную в течение получаса. Затем они позволили автоматизированной системе доставки взять на себя управление на 125 минут. Во всех девяти экспериментах система точно переключала макак между более легким успокоительным и более глубоким сном, каждый из которых длился 40 или 45 минут.

Данная система не является первой в своем роде. Некоторые существующие устройства, не одобренные для использования в США, могут распределять одно заранее определенное количество препарата. Но поскольку новая версия «Златовласки» опирается на обратную связь от мозга, это немного похоже на управление самолетом на автопилоте, говорит Браун из Массачусетского технологического института, Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы. Точно так же, как автопилот является ключевым моментом, помогающим пилотам ориентироваться в длительных полетах, использование аппарата мониторинга мозга для автоматической корректировки доз анестезии поможет во время длительных операций и, скорее всего, уменьшит послеоперационный бред у пациентов.

«Это не значит, что пилот может решить взять выходной», — говорит Минц. Но поскольку машины не хотят спать и не нуждаются в туалете, новое устройство «является очень полезным инструментом… потому что оно дополняет человеческую слабость».  

Следующие шаги включают повторение экспериментов на большем количестве животных, чтобы усовершенствовать систему и сделать этапы мониторинга мозга менее инвазивными. По словам Брауна, устройство, использованное в исследовании, измеряло мозговую активность с помощью электродов, которые были непосредственно имплантированы в мозг обезьян, но цель состоит в том, чтобы перейти на использование электродов ЭЭГ, которые прикрепляются к коже головы.

Сознание сложно определить, и даже ЭЭГ не является идеальным инструментом, говорит Минц. Например, у людей с заболеваниями головного мозга ЭЭГ могут выглядеть немного иначе, чем у людей со здоровым мозгом. Тем не менее, сочетание технологий с бдительным взглядом анестезиологов может избавить людей от догадок и найти золотую середину, которая погружает людей в забвение.