Инженеры разрабатывают растяжимый внутрисосудистый катетер, который должен создавать трёхмерную карту электрических свойств атеросклеротической бляшки. Авторы рассчитывают, что дополнительная информация о составе и метаболической активности отложений поможет в будущем отличать потенциально нестабильные бляшки от более стабильных. Однако технология пока находится на стадии исследовательского проекта: её диагностическая точность у людей не установлена, а испытания на животных ещё только запланированы.
Проект возглавляет Ханбо Чжао (Hangbo Zhao), доцент аэрокосмической и механической инженерии и биомедицинской инженерии Инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии (USC Viterbi School of Engineering). Работа получила финансирование в рамках премии Trailblazer Award Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering), входящего в структуру Национальных институтов здравоохранения США (National Institutes of Health).
Почему важно отличать стабильные бляшки от опасных
Атеросклеротические бляшки формируются в стенках артерий из липидов, клеток и компонентов соединительной ткани. Они могут постепенно сужать просвет сосуда, однако клиническая опасность определяется не только размером такого образования.
Некоторые бляшки длительное время остаются относительно стабильными. Другие становятся склонными к повреждению или разрыву. Контакт крови с содержимым повреждённой бляшки может запустить образование тромба. Если он существенно или полностью перекроет кровоток, возможны инфаркт миокарда или ишемический инсульт.
Поэтому одна из задач сердечно-сосудистой диагностики состоит в оценке не только степени сужения артерии, но и характеристик самой бляшки, которые могут быть связаны с её нестабильностью.
Разрабатываемая система получила название «Высокоразрешающее трёхмерное картирование электрического импеданса метаболически активных бляшек с помощью многослойной растяжимой электроники из жидкого металла».
Электрический импеданс — это сопротивление ткани прохождению переменного электрического тока. Оно зависит от физических и биологических свойств исследуемой среды, поэтому его измерение потенциально позволяет получать дополнительную информацию о структуре ткани.
Электронику разместят на баллонном катетере
Обычные электронные компоненты сравнительно жёсткие, тогда как кровеносные сосуды мягкие, изогнутые и постоянно меняют форму под действием пульса и движения окружающих тканей.
Группа Ханбо Чжао разрабатывает многослойные растяжимые электронные схемы на основе жидкого металла. Их задача — сохранять электрические характеристики при деформации и одновременно плотно прилегать к поверхности мягкой биологической ткани.
В новом проекте такие датчики планируется разместить на баллонном катетере. В сложенном состоянии устройство должно проходить через узкие участки сосудистой системы. После достижения исследуемого участка баллон можно будет осторожно расширить, чтобы расположенные на нём датчики равномерно контактировали со стенкой артерии.
Именно стабильность такого контакта важна для воспроизводимого измерения электрического импеданса по окружности сосуда.
По замыслу разработчиков, полученные сигналы позволят построить трёхмерную карту исследуемого участка и дополнить сведения, которые врачи получают с помощью существующих методов визуализации.
Катетер не предназначен для замены существующей диагностики
Исследователи отдельно подчёркивают, что новая технология рассматривается как дополнение, а не как замена уже применяемым методам исследования сосудов.
По словам Ханбо Чжао, цель заключается в получении дополнительной информации о составе и метаболической активности бляшек — характеристиках, которые обычная визуализация может отражать не полностью.
При этом сама концепция пока не означает, что электрическое картирование уже позволяет надёжно определить, какая конкретная бляшка разорвётся.
Чтобы метод стал клинически полезным, потребуется показать, что измеряемые им электрические показатели действительно соответствуют биологическим признакам нестабильности, а затем определить чувствительность, специфичность и воспроизводимость диагностики.
Необходимо будет также оценить безопасность введения и расширения устройства внутри поражённой атеросклерозом артерии.
Следующим этапом станут эксперименты на животных
Проект предусматривает сотрудничество с Цзуном Сяй (Tzung Hsiai), профессором медицины и биоинженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles).
Исследовательские группы планируют проверить технологию на животных моделях сердечно-сосудистых заболеваний. Это позволит изучить работу датчиков в условиях живого организма, где сосуды пульсируют, по ним движется кровь, а положение катетера меняется вместе с окружающими тканями.
Такие эксперименты являются важным доклиническим этапом, но их успешный результат ещё не гарантирует эффективности технологии у человека.
Пока опубликованное сообщение описывает финансируемый исследовательский проект, а не завершённое клиническое исследование. Данных о диагностической точности катетера, результатах испытаний у пациентов или его способности предотвращать инфаркты и инсульты пока нет.
Что может дать новая технология
Если дальнейшие исследования подтвердят работоспособность подхода, растяжимая электроника может расширить возможности внутрисосудистой диагностики. Плотно прилегающие к стенке артерии датчики теоретически способны регистрировать пространственное распределение электрических характеристик ткани и тем самым добавлять функциональную информацию к изображению сосуда.
Более широкая идея проекта состоит в том, чтобы адаптировать электронику к механическим свойствам организма, а не заставлять мягкие ткани контактировать с жёсткими датчиками.
Однако главный клинический вопрос — сможет ли такая информация достаточно точно выделять действительно опасные атеросклеротические бляшки и улучшать принятие медицинских решений — ещё предстоит проверить.
Литература
Bathurst M. New Stretchable Catheter Could Help Doctors Spot Plaque Before It Causes Heart Attacks // USC Viterbi School of Engineering. — 2026. — 22 July. Official publication.