Детектор дыхания для диагностики болезни Паркинсона

Команда ученых Технологического института в Израиле разработала устройство, которое, по их утверждению, может обнаружить болезнь Паркинсона на ранней стадии, используя тест на дыхание.

В исследовании, опубликованном в научном журнале ACS Chemical Neuroscience, ученые подробно изложили результаты тестирования устройства на 29 пациентах с болезнью Паркинсона, диагноз которых был подтвержден ранее опытным неврологом.

Полученные результаты показали уровень точности 81%.

Болезнь Паркинсона и ее ранняя диагностика

Это прогрессирующее нейродегенеративное расстройство, имеет четыре основных симптома и на ранних стадиях тяжело диагностируется. Симптомы развиваются постепенно и включают дрожание или тремор, медлительность в движениях (брадикинезия), жесткость в конечностях и постуральную нестабильность. 

Болезнь неизлечима. Можно лишь принимать лекарства, уменьшающие симптомы заболевания — хотя ни одно из них не может изменить последствия заболевания, а также прибегнуть к хирургической терапии.

По прогнозам ученых-медиков, болезнь Паркинсона затронет примерно один миллион человек в Соединенных Штатах к 2020 году, в то время как десять миллионов человек в мире в настоящее время живут с этим заболеванием. 

Раннее выявление болезни Паркинсона может позволить начать нейропротекторную терапию раньше, до того, как произойдут необратимые мозговые изменения.

«Крайне важно раннее обнаружение болезни Паркинсона, поскольку это влияет на выбор терапии», — пояснили члены команды Technion во главе с исследователем Джоном Финбергом и профессором Хоссамом Хейком.

Ученые разработали устройство с комплексом из 40 специальных датчиков на основе золотых наночастиц или однослойных нанотрубок из углерода. У каждого датчика было особое химическое соединение, которое могло связывать определенные летучие молекулы во время дыхания, что меняло в датчике электрическое сопротивление, говорится в заявлении Technion.

Устройство могло обнаружить разницу в образцах дыхания среди здоровых людей и тех, которые уже лечились от болезни Паркинсона. Но команда разработчиков захотела проверить, может ли устройство обнаруживать различия в выдыхаемом воздухе пациентов с ранней стадией болезни Паркинсона, которые еще не подвергались лечению.

Ученые протестировали устройство на 29 пациентах и обнаружили, что чудо-прибор диагностировал раннюю болезнь Паркинсона с точностью более 80 процентов.

«Несмотря на то, что устройство еще требует улучшения и доработок, а также подтверждения более крупными исследованиями, у него есть огромный потенциал. Прибор может применяться, как небольшая портативная система для выявления заболевания, без необходимости посещения высококвалифицированных специалистов», — сказали исследователи.

Дыхательные испытания для выявления заболеваний

В прошлом году известный профессор Technion доктор Хейк возглавлял международную команду из 56 исследователей в пяти странах в крупномасштабном исследовании для выявления болезней с использованием образцов дыхания.

Исследование около 1500 пациентов включало 17 различных и несвязанных заболеваний: рак легкого, колоректальный рак, рак головы и шеи, рак мочевого пузыря, рак предстательной железы, рак почки, рак желудка, рак яичников , болезнь Крона, синдром раздраженной толстой кишки, рассеянный склероз, язвенный колит, легочная гипертензия, преэклампсия, Болезнь Паркинсона (два типа) и хроническое заболевание почек. Образцы были собраны в период с января 2011 года по июнь 2014 года из 14 отделений девяти медицинских центров в пяти странах: Франции, Израиле, США, Китае и Латвии.

С помощью прогрессивных технологий, исследователи изучили «образцы» дыхания пациента, смогли выполнить скоростную и недорогую диагностику и классификацию болезней и подтвердили, что разные болезни характеризуются различными «химическими сигнатурами», идентифицируемыми в выдыхаемом воздухе. Также ученые обнаружили, что все 17 исследуемых заболеваний содержат одни и те же 13 химических компонентов, хотя и в разных составах.

«Наша система нашла и классифицировала различные заболевания со средней точностью 86 процентов», — объяснил в заявлении Хейк и его коллега Доктор Морад Нахлех.

Они добавили: «Это новое и перспективное направление для диагностики и классификации заболеваний, которое характеризуется не только значительной точностью, но и низкой стоимостью, низким потреблением электроэнергии, миниатюризацией, комфортом и возможностью повторного тестирования».

«Дыхание — отличное сырье для диагностики. Оно доступно без необходимости проведения инвазивных и неприятных процедур, это не опасно, и вы можете тестировать его снова и снова, если это необходимо».

Профессор Хоссам Хаик из Техниона