Разработка российских ученых радикально удешевит изучение аритмии

Физиологи из МФТИ и университета Джорджа Вашингтона выяснили, как можно создать дешевую и надежную установку для изучения нарушений в работе сердца, используя подручные материалы, 3D-принтер и открытое программное обеспечение. "Инструкции" по ее сборке были представлены в журнале Scientific Reports, передает  РИА Новости.

"В нашей лаборатории мы поддерживаем политику открытых данных. Сейчас немногие научные группы могут позволить себе дорогое оборудование для оптического картирования, а с помощью наших чертежей они смогут недорого воспроизвести точно такую же систему, какую используем мы", — заявил Игорь Ефимов, профессор университета Джорджа Вашингтона и заведующий лабораторией в МФТИ.

Сердце человека и животных — уникальный орган, чьи клетки могут одновременно спонтанно вырабатывать электрические импульсы и сокращаться, не требуя для этого постоянного потока "команд" из спинного или головного мозга. Эти сигналы поражают так называемые "клетки-водители", а кардиомиоциты, мускульные клетки, используют их для воспроизведения сокращений и расслабления в нужные моменты времени.

Большинство клеток сердца соединено друг с другом особыми белковыми "проводами", которые помогают им синхронизировать свою работу и правильно перекачивать кровь через предсердия и желудочки. Нарушения в работе "клеток-водителей", их смерть или повреждение этих "проводов", как правило, ведут к развитию аритмии, сердечной недостаточности и прочих серьезных проблем со здоровьем.

Физиологи сегодня изучают эти неполадки в работе сердца, используя методы так называемой оптокардиографии, в развитии которой активно участвовал сам Ефимов. Как правило, экспериментаторы вводят в кровоток подопытного животного или человека флуоресцентные красители, меняющие цвет при изменении напряжения, и следят за тем, как сокращения сердца влияют на их свечение.

Как передает пресс-служба МФТИ, широкое использование оптического картирования затруднено из-за высокой дороговизны оборудования, технических сложностей одновременной регистрации нескольких параметров изучаемого препарата и обработки регистрируемых сигналов.

Ефимов и его коллеги из России и США решили эту проблему, создав открытую и расширяемую платформу, позволяющую проводить все подобные эксперименты и наблюдения при помощи приборов, почти полностью напечатанных на 3D-принтере, а также небольшого набора дешевых камер, объективов и насосов.

Все чертежи компонентов системы и исходный код ПО открыты. Благодаря этому любая лаборатория может воспроизвести аналогичную систему и адаптировать ее под свои нужды. Ученые подсчитали, что, используя готовое 3D-решение, можно сэкономить до 20000 тысяч долларов США по сравнению с серийными устройствами такого рода.

"Нам было важно, чтобы нашим ПО могли пользоваться физиологи, которые, зачастую, могут не обладать достаточными техническими навыками для программирования, например, на языке C++. Архитектура позволяет достаточно просто расширить код для одновременного измерения, например, метаболических изменений", — заключает Роман Сюняев, коллега Ефимова по МФТИ.