Badania przeprowadzone przez zespół naukowców z uniwersytetów w Kownie, Litwa wykazały, że ultradźwięki o niskiej częstotliwości mają wpływ na parametry krwi. Wyniki wskazują, że wpływ ultradźwięków na hemoglobinę może poprawić transport tlenu z płuc do tkanek organizmu.
W badaniu wykorzystano 300 próbek krwi pobranej od 42 pacjentów z chorobami płuc. Próbki były wystawiane na sześć różnych trybów ultradźwięków o niskiej częstotliwości w Instytucie Mechatroniki Uniwersytetu Technologicznego w Kownie (KTU).
Zmiany w 20 parametrach krwi były rejestrowane za pomocą sprzętu do analizy krwi w laboratoriach Litewskiego Uniwersytetu Nauk Medycznych (LSMU). Do przewidzenia wpływu ultradźwięków wykorzystano sztuczną inteligencję, analizę wariancji (ANOVA), nieparametryczną metodę Kruskala-Wallisa oraz algorytmy uczenia maszynowego. Obliczenia przeprowadzono w Centrum Sztucznej Inteligencji KTU.
Profesorowie Vytautas Ostasevicius i Vytautas Jurenas z KTU twierdzą, że badania są związane z agregacją płytek krwi. Badania zespołu KTU wykazały, że wpływ ultradźwięków na parametry krwi wykracza poza liczbę płytek krwi. Wpływ ten dotyczy również krwinek czerwonych (RBCs), co może prowadzić do poprawy cyrkulacji tlenu i obniżenia ciśnienia krwi.
“Podczas ekspozycji na ultradźwięki o niskiej częstotliwości, skupione RBCs oddzielają się na pojedyncze RBCs, których cząsteczki hemoglobiny oddziałują z tlenem na większej powierzchni niż skupione RBCs, co poprawia nasycenie krwi tlenem. Liczba oddzielonych pojedynczych RBCs na jednostkę objętości krwi maleje ze względu na przestrzenie między nimi, w porównaniu do jednostek skupionych, co zmniejsza lepkość krwi i wpływa na ciśnienie krwi” – wyjaśnia prof. Ostasevicius, dyrektor Instytutu Mechatroniki KTU.
Naukowcy twierdzą, że wpływ ultradźwięków na hemoglobinę w RBCs okazał się większy niż wpływ na agregację płytek krwi odpowiedzialnych za krzepnięcie krwi. Ich ustalenia potwierdzono dodatkową analizą przeprowadzoną w Laboratorium Kardiologii Molekularnej LSMU.
“Oznacza to, że ultradźwięki o niskiej częstotliwości mogą potencjalnie być wykorzystane do poprawy nasycenia tlenu w płucach pacjentów z nadciśnieniem płucnym. W obecnej pandemii COVID-19 widzimy ogromny potencjał w dalszym badaniu możliwości naszej technologii” – mówi prof. Ostasevicius.
Partnerstwo między naukowcami medycznymi a inżynierami
W medycynie stosuje się ultradźwięki o wysokiej częstotliwości od 2 do 12 MHz zarówno w celach diagnostycznych, jak i terapeutycznych.
“Fale akustyczne emitowane przez ultradźwięki o wysokiej częstotliwości mają ograniczoną głębokość penetrowania w ciało, co sprawia, że tkanki zewnętrzne są bardziej narażone na ultradźwięki o wysokiej częstotliwości niż narządy wewnętrzne. Rozprzestrzenianie się fal ultradźwiękowych o niskiej częstotliwości penetruje głębiej do narządów wewnętrznych z bardziej równomiernym rozkładem ciśnienia dźwięku” – wyjaśnia prof. Jurenas.
Ultradźwięki mają wiele zastosowań w medycynie.
“Na przykład skupione fale ultradźwiękowe są stosowane do rozbijania kamieni nerkowych i niszczenia komórek nowotworowych. Czy ultradźwięki mogą być stosowane do aktywowania określonych leków? Lub ułatwienia dostarczania antybiotyków do stanów zapalnych?” – mówi prof. Jurenas.
Technologia wykorzystana w powyższym badaniu to tylko jeden przykład wielu udanych partnerstw między inżynierami a profesjonalistami medycznymi. Na przykład badacze z Instytutu Mechatroniki KTU niedawno opracowali ramę do unieruchamiania pacjentów poddających się radioterapii Gamma knife w Klinice Litewskiego Uniwersytetu Nauk Medycznych.
“Uważamy, że korzystanie z wiedzy z różnych dziedzin prowadzi do lepszych rezultatów” – mówią badacze KTU na temat międzyinstytucjonalnej i interdyscyplinarnej współpracy.
FAQ:
1. Jakie są wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców z uniwersytetów w Kownie, Litwa?
Ultradźwięki o niskiej częstotliwości mają wpływ na parametry krwi, a wpływ ultradźwięków na hemoglobinę może poprawić transport tlenu z płuc do tkanek organizmu.
2. Ile próbek krwi zostało użytych w badaniu?
Badanie wykorzystało 300 próbek krwi pobranej od 42 pacjentów z chorobami płuc.
3. Jakie metody zostały zastosowane w badaniu?
Do przewidzenia wpływu ultradźwięków wykorzystano sztuczną inteligencję, analizę wariancji (ANOVA), nieparametryczną metodę Kruskala-Wallisa oraz algorytmy uczenia maszynowego.
4. Jaka jest istotność badań zespołu KTU?
Badania zespołu KTU wykazały, że wpływ ultradźwięków na parametry krwi wykracza poza liczbę płytek krwi. Dotyczy to również krwinek czerwonych (RBCs), co może prowadzić do poprawy cyrkulacji tlenu i obniżenia ciśnienia krwi.
5. Jakie są potencjalne zastosowania ultradźwięków o niskiej częstotliwości?
Ultradźwięki o niskiej częstotliwości mogą potencjalnie być stosowane do poprawy nasycenia tlenu w płucach pacjentów z nadciśnieniem płucnym.
6. Jakie są inne zastosowania ultradźwięków w medycynie?
Ultradźwięki mają wiele zastosowań w medycynie, takie jak rozbijanie kamieni nerkowych, niszczenie komórek nowotworowych i ułatwianie dostarczania leków do stanów zapalnych.
7. Jakie inne partnerstwa między naukowcami a inżynierami odniosły sukces?
Na przykład badacze z Instytutu Mechatroniki KTU opracowali ramę do unieruchamiania pacjentów poddających się radioterapii Gamma knife w Klinice Litewskiego Uniwersytetu Nauk Medycznych.
8. Jak naukowcy opisują współpracę między inżynierami a profesjonalistami medycznymi?
Badacze KTU uważają, że korzystanie z wiedzy z różnych dziedzin prowadzi do lepszych wyników.