Теги → сердце
Быстрый переход

Чикагская биотехнологическая компания напечатала полноценную 3D-копию человеческого сердца

Биотехнологическая компания BIOLIFE4D из Чикаго объявила об успешном создании с помощью 3D-биопринтера уменьшенной копии человеческого сердца. Крошечное сердце обладает той же структурой, что и полноразмерный орган человека. Компания назвала это достижение важным рубежом на пути создания искусственного сердца, пригодного для пересадки.

Искусственное сердце было напечатано с использованием клеток сердечной мышцы пациента — кардиомиоцитов, и биочернил, изготовленных из внеклеточного матрикса, которые дублируют свойства сердца млекопитающего.

BIOLIFE4D впервые изготовила с помощью биопечати ткань сердца человека в июне 2018 года. Ранее в этом году компания создала отдельные 3D-компоненты сердца, включая клапаны, желудочки и кровеносные сосуды.

Этот процесс включает перепрограммирование белых клеток крови пациента (лейкоцитов) в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells, iPSC или iPS), которые могут дифференцироваться в различные типы клеток, включая кардиомиоциты.

В итоге компания планирует изготовить с помощью 3D-биопринтинга полнофункциональное человеческое сердце. Теоретически, изготовленные таким способом искусственные сердца могут уменьшить или устранить потребность в донорских органах.

Конечно, BIOLIFE4D — не единственная компания, которая занимается технологией создания искусственных органов с помощью 3D-печати.

В начале этого года исследователи из Тель-Авивского университета напечатали с помощью 3D-принтера живое сердце размером с сердце кролика, а биотехнологам из Массачусетского технологического института удалось создать с помощью 3D-печати сложные сосудистые сети, подобные тем, которые необходимы для поддержания функционирования искусственных органов.

Сделано в России: электрокардиограф CardioQVARK выполнен в виде чехла для смартфона

Холдинг «Швабе» госкорпорации Ростех, Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова и компания «КардиоКварк» подписали меморандум о совместном внедрении в медицинскую практику инновационных устройств, помогающих бороться с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Речь, в частности, идёт об использовании мобильного электрокардиографа CardioQVARK. Это устройство выполнено в виде чехла для смартфона. Для снятия кардиограммы достаточно приложить пальцы к специальным датчикам. Полученные показатели можно просматривать в сопутствующем приложении.

Устройство  позволяет осуществлять онлайн-мониторинг работы сердца и автоматически передавать информацию о состоянии здоровья человека в медучреждение. С его помощью пациент может самостоятельно регистрировать ЭКГ в любое время в любом месте и получать оперативную онлайн-консультацию лечащего врача.

В соответствии с соглашением Ростех, холдинг «Швабе» и компания «КардиоКварк» будут производить персональный кардиомонитор для онлайн-мониторинга работы сердца и кровеносных сосудов. Сеченовский университет выступит в роли научного и образовательного центра, где будет проводиться подготовка медицинских и технических специалистов, умеющих работать с подобными устройствами.

Внедрение мобильного электрокардиографа CardioQVARK в клиническую практику планируется осуществлять на федеральном уровне. Это станет ещё одним шагом на пути развития в нашей стране телемедицинских сервисов. 

Учёные из Израиля напечатали живое сердце на 3D-принтере

Исследователи из Тель-Авивского университета напечатали с помощью 3D-принтера живое сердце, используя собственные клетки пациента. По их словам, данная технология может быть в дальнейшем использована для устранения дефектов больного сердца и, возможно, проведения трансплантаций.

Ilia Yefimovich/dpa/AP Photo

Ilia Yefimovich/dpa/AP Photo

Напечатанное израильскими учёными примерно за три часа сердце слишком малó для человека — около 2,5 сантиметров или размером с сердце кролика. Но им удалось впервые сформировать все кровеносные сосуды, желудочки и камеры, используя чернила, изготовленные из тканей пациента.

JACK GUEZ/AFP

JACK GUEZ/AFP

«Оно полностью биосовместимо и подходит пациенту, что снижает риск отторжения», — сообщил руководитель проекта профессор Тал Двир (Tal Dvir).

Исследователи разделили жировую ткань пациента на клеточные и неклеточные компоненты. Затем клетки были «перепрограммированы» в стволовые клетки, которые были преобразованы в клетки сердечной мышцы. В свою очередь, неклеточный материал был превращён в гель, который послужил в качестве биочернил для 3D-печати. По словам Двира, клетки должны созревать ещё месяц или около того, и тогда они смогут биться и сокращаться. 

Согласно пресс-релизу университета, ранее учёным удавалось печатать только простые ткани, без кровеносных сосудов, в которых они нуждаются для функционирования.

Как сообщил Двир, в дальнейшем напечатанные на 3D-принтере сердца можно будет пересаживать животным, но об испытаниях на человеке речь пока не идёт.

Учёный рассказал, что для печати сердца человека в натуральную величину может потребоваться целый день и миллиарды клеток, в то время как на печать мини-сердца были использованы миллионы клеток.

Хотя пока не ясно, можно ли будет на принтере производить сердца, превосходящие человеческие, учёный полагает, что, возможно, печатая отдельные части сердца, можно будет заменять ими повреждённые участки, восстанавливая работу жизненно важного органа человека.

Российские учёные создали кардиостимулятор из клеток организма пациента

Российские учёные достигли значительных результатов в разработке биологического кардиостимулятора, который будет состоять из клеток организма самого пациента, сообщает издание РАН «Наука в Сибири».

В настоящее время для восстановления сердечного ритма пациенту вживляют искусственные электрические кардиостимуляторы. Всем им присущи такие недостатки, как необходимость периодической замены в связи износом электродов и батареек, которые к тому же могут ломаться. Также есть риск занести инфекцию в организм пациента.

«В мире давно витает идея о создании биологического кардиостимулятора. Мы поставили перед собой задачу: продвинуться на шаг вперед и разработать систему, которая позволяла бы сделать альтернативу искусственным электрическим кардиостимуляторам», — сообщила начальник отдела разработки, координации и внедрения научной деятельности НМИЦ имени Е. Н. Мешалкина Артема Стрельникова.

Концепция проекта заключается в том, чтобы создать аналог так называемых пейсмекерных клеток, которые в норме присутствуют в сердце и отвечают за генерацию ритма сокращений, или разработать технологию их получения в пробирке, чтобы затем имплантировать обратно в тело пациента.

«На сегодняшний день основные методы хирургической трансплантации уже созданы, первичные клетки с электрической активностью получены, подложки сформированы — доказано, что нужные клетки там растут, взаимодействуют друг с другом и генерируют электрические импульсы. Следующий этап: первичная имплантация пейсмекерных клеток лабораторным свиньям», — указано в публикации издания.

Учёным предстоит выяснить, насколько долго эти клетки будут функционировать в крупном организме, и оценить перспективы использования технологии в медицине. В случае успеха, в ближайшие пять лет учёные перейдут к доклиническим и клиническим испытаниям. 

Вместо пальца — сердце: какой метод биометрической идентификации ждёт нас в будущем?

Биометрическая защита данных является сегодня одним из самых удобных и надёжных методов, чтобы скрыть хранящуюся на смартфоне или ноутбуке информацию от посторонних. Однако идентификация по отпечатку пальца требует прямого физического взаимодействия с устройством — размещения пальца на дактилоскопическом модуле. Сканирование радужной оболочки глаза и лица также вынуждают пользователя совершать определённые действия для разблокировки смартфона. По крайней мере, смотреть на фронтальную панель устройства. 

Но существует ли способ, который не требовал бы дополнительных манипуляций с устройством, и при этом гарантировал бы сохранность и конфиденциальность персональных данных? Способ, при котором достаточно будет просто приблизиться к компьютеру для доступа к системе? Ответом на этот вопрос может послужить биометрическая идентификация, базирующаяся на индивидуальных особенностях человеческого сердца. Сопоставление формы и размеров центрального органа кровообращения легли в основу разрабатываемой Университетом штата Нью-Йорк в Буффало технологии. 

http://www.buffalo.edu/news

http://www.buffalo.edu

Так как форма и размеры сердца не подвержены значимым изменениям, если не брать во внимание отдельные заболевания и период формирования организма, надёжность решения не вызывает сомнений у экспертов. Среди его преимуществ отмечается пассивное функционирование системы. Реализовано это за счёт интеграции низкоуровневого доплеровского измерителя — радара, который непрерывно сканирует центральные органы кровообращения всех присутствующих поблизости людей.

Рабочее расстояние для описанной методики может достигать 30 м, что делает её потенциально востребованным и удобным способом безошибочной аутентификации в местах массового скопления людей. Авторы прототипа уверены, что при условии миниатюризации основных компонентов доплеровские радары найдут применение в смартфонах и носимых гаджетах. Как вариант — необходимое для сканирования сердца оборудование установят в аэропортах для проверки пассажиров в случае отсутствия сопроводительных документов. 

Разработана реалистичная модель сложной структуры сердечной ткани

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) и Гентского университета (Бельгия) сообщили о создании первой реалистичной модели, которая воспроизводит сложное строение сердечной ткани.

По статистике, около 40 % смертей, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, вызваны аритмией, то есть нарушением нормального ритма сокращения. Сердце сокращается благодаря распространению электрических волн в сердечной ткани, которая состоит из разных клеток. За передачу электрических волн отвечают возбудимые клетки — кардиомиоциты. Кроме того, в сердечной ткани есть не передающие электрическое возбуждение клетки, например, фибробласты. Если фибробластов становится слишком много, изменяется распространение волн. Такое нарушение называется фиброзом, оно является частой причиной аритмии.

Проблема заключается в том, что наблюдать постепенное развитие аритмии у пациентов невозможно. Решением могла бы стать компьютерная имитация, позволяющая изучать взаимосвязь между клеточным строением ткани и развитием аритмии. Как раз такую модель и предложили учёные.

В ходе работ исследователи собрали статистические данные о том, какой формы бывают фибробласты и кардиомиоциты и как они взаимодействуют между собой. Для имитации формирования сердечной ткани за основу была взята математическая модель, которая широко используется в исследованиях роста тканей.

Полученная в результате модель предсказывает такое же распространение волн, какое учёные наблюдали в экспериментах. Таким образом, её можно использовать для предсказания вероятности развития аритмии. В дальнейшем исследователи планируют доработать модель с учётом дополнительных факторов.

Более подробно о работе можно узнать в материале МФТИ

Jawbone планировала выпуск браслета для предупреждения о возможном сердечном приступе

Ресурс Bloomberg получил доступ к некоторым документам компании Jawbone, которая сейчас находится на стадии преобразования в новый проект Jawbone Health Hub. Отказавшись от выпуска носимых фитнес-браслетов, преобразованная компания будет нацелена на выпуск медицинских устройств для сферы здравоохранения.

Согласно документации, содержащей информацию об инвестиционных планах Jawbone, начиная с октября 2016 года компания рассчитывала использовать технологию Spectros Corp. для создания браслета для мониторинга состояния сердца. Он был бы основан на оксигемометре — приборе для измерения степени насыщения крови кислородом по её оптической плотности.

Имея аналогичную функциональность, браслет должен был извещать вас, когда ваши ткани не получают достаточного количества крови, предупреждая о возможном сердечном приступе или похожих проблемах.

И это еще не всё — компания Jawbone надеялась наладить партнёрство с Microsoft. Согласно предполагавшемуся договору о сотрудничестве, Microsoft распространяла бы устройства Jawbone и соответствующее программное обеспечение для бизнес-клиентов по всему миру. Медицинская информация, собранная этими устройствами, могла синхронизироваться с приложениями для календарей и электронной почты Microsoft (скорее всего, с Outlook), напоминая вам, когда необходимо принимать пищу и заниматься фитнесом. 

Швейцарские исследователи напечатали мягкое искусственное сердце, работающее как настоящее

Технологии протезирования в последние годы развиваются очень стремительно, и в особенности это касается мягкой робототехники. Швейцарские исследователи продемонстрировали, что те же технологии, которые используются для создания реалистичных роботизированных рук, могут быть задействованы в воссоздании более сложных органов вроде сердца.

Проблема искусственных сердец заключается в том, что металлические и пластиковые механизмы трудно объединять с тканями. Также они могут повреждать кровь из-за своего неестественного движения.

Небольшая команда из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством докторанта Николаса Корса (Nicholas Cohrs) разработала, как она сама уверяет, первое полностью мягкое искусственное сердце. Его механизмы работают за счёт того, что силиконовые желудочки качают кровь почти как настоящие. Отличие заключается в том, что желудочки разделяет не стенка, а камера, которая создаёт эффект накачки.

Сердце было создано с использованием метода 3D-печати, который позволяет реализовать сложную внутреннюю структуру, сохранив при этом общую мягкость и гибкость. Такое сердце — это, по сути, цельный объект, поэтому нет необходимости беспокоиться о том, как сочетаются разные внутренние механизмы. Исключение — отверстия, через которые кровь прибывает и убывает.

В тестах сердце показало себя хорошо, однако это концепт, не предназначенный для имплантации. Материалы, из которых оно сделано, выдерживают не более нескольких тысяч ударов. Это примерно полчаса времени, в зависимости от частоты сердцебиения человека. Теперь исследователи планируют создать нечто гораздо более надёжное.

Новая система Panasonic позволит измерять сердечный ритм при помощи обычной камеры

Компания Panasonic разработала технологию, позволяющую измерять частоту сердечных сокращений путём анализа видеоряда, передаваемого обычной камерой.

Предложенный метод получил название Contactless Vital Sensing. Он основан на отслеживании изменений отражательной способности кожи. Дело в том, что эта величина зависит от кровотока, который, в свою очередь, меняется в соответствии с сердечным ритмом.

Технология Contactless Vital Sensing полагается на специальное программное обеспечение. Утверждается, что для работы системы достаточно обычной веб-камеры — дорогостоящее видеооборудование не требуется.

Panasonic продемонстрировала работу комплекса на примере анализа изображения лица. Но теоретически метод подходит для работы с любым открытым участком кожи. Ожидается, что технология найдёт применение в медицине, спортивной области и пр.

Отметим, что около года назад компания Panasonic совместно со специалистами  Киотского университета сообщила о разработке другой методики для измерения сердцебиения на расстоянии. В основе подхода лежит технология миллиметрового радара расширенного спектра: система способна отслеживать хаотичный набор сигналов, которые исходят от каждого человека. Специальный алгоритм вычленяет нужные сигналы (биение сердца) из общего «шума» и обрабатывает их. Примечательно, что все электронные компоненты, из которых был собран прототип устройства, уже сейчас находятся в свободной продаже. Длина аппарата составляет около 50 см, однако инженеры Panasonic планируют доработать прототип, сделав его более компактным.

Новые технологии позволят организовать «повседневное наблюдение» за активностью сердца. Человек при этом будет жить своей обычной жизнью, а система — незримо наблюдать за его внутренними ритмами. 

Российская система CardioMarker позволяет дистанционно контролировать состояние организма

Концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) представил на конференции «Биотехмед» телемедицинский комплекс CardioMarker, который позволяет контролировать состояние сердца и всего организма человека на расстоянии.

Комплекс состоит из двух основных модулей — блока сенсоров и браслета на запястье. Первый крепится на груди в области сердца, обеспечивая, как утверждается, возможность регистрации параметров с медицинской точностью. В частности, отслеживаются электрокардиограмма, температура, пульс и частота дыхания.

Собранные данные через смартфон или упомянутый браслет отправляются на сервер. Результаты их анализа в реальном времени передаются врачу, тренеру, а также самому пользователю и отображаются в мобильном и веб-приложении в наглядном виде.

Цветовая шкала покажет, в норме ли показатели здоровья. В случае выявления опасных состояний приходит соответствующее оповещение. CardioMarker, к примеру, выявляет нарушения в работе сердца: аритмию и ишемию. Система позволяет врачу отслеживать эффективность назначенных препаратов и корректировать лечение.

Кроме того, CardioMarker даёт возможность анализировать запас жизненных сил, уровень стресса, способность организма к восстановлению и степень усталости. Это может помочь в спортивной медицине, а также при составлении оптимальных программ тренировок.

Разработчики уже принимают предварительные заказы на новинку: цена сенсорного модуля и браслета одинакова — 12 000 рублей. 

Создан робот-скат с золотым скелетом и мышцами крыс

Учёные нередко вдохновляются творениями природы для создания роботов. Так появляются четвероногие модели Boston Dynamics, российские роботы-пауки и тараканы и другие творения. Обычно авторы копируют особенности строения тела живых существ, их способы передвижения. Но научная группа из Гарвардского университета пошла дальше. Их творение — крошечный скат — может плавать благодаря наличию живой ткани.

Как говорит Кит Паркер (Kit Parker), профессор, которому в голову и пришла идея создания биобота, в их миниатюрном скате «есть немного от крысы, немного от имплантата молочной железы и немного золота». Скелет биогибрида выполнен из драгоценного металла, для мышц учёные позаимствовали у крысят 200 тысяч кардиомиоцитов — клеток сердечных мышц — которые им пришлось модифицировать, чтобы они реагировали на свет, а не на сигналы нервной системы. Получившиеся мышцы позволяют плавникам ската опускаться, тогда как гибкий скелет возвращает их на место. Сверху весь механизм покрыт тонким слоем прозрачной полимерной «кожи». Длина такого биобота — всего 16 мм, а весит он 10 г.

Слева миниатюрный робот, справа живой скат

Слева — миниатюрный робот, справа — живой скат

Поскольку живым клеткам необходимо питание, учёные поместили своё детище в специальный раствор. Примечательно, что скат может даже успешно огибать препятствия на пути: для этого просто нужно стимулировать светом одну сторону его тела больше другой.

Паркер рассказал, что подобные эксперименты помогают учёным лучше понять работу сердечной мышцы человека. И конечной целью группы является создание полноценного сердца для людей с тяжёлыми заболеваниями.

Panasonic предложила технологию бесконтактного снятия кардиограмм

Сейчас, чтобы отследить сердечную деятельность организма, необходимо использовать датчики, требующие непосредственного контакта с телом человека, однако в будущем кардиограммы станет возможным снимать бесконтактным методом на расстоянии. А поможет в этом совместная разработка специалистов компании Panasonic и Киотского университета, которая уже сейчас, как утверждают её создатели, не уступает в точности традиционным методам.

В основе предложенной ими технологии лежит применение миллиметрового радара расширенного спектра, который улавливает набор сигналов, ежесекундно исходящих от каждого человека, и с помощью специального алгоритма выделяет среди них нужные (в нашем случае это волны, характеризующие сердцебиение).

Перспективы использования данной разработки огромны, так как она позволяет наблюдать за пациентом, не нарушая привычный ритм его жизни. Не менее важным для массового внедрения способов удалённого измерения параметров жизнедеятельности организма является и тот факт, что прототип бесконтактного «кардиографа» был собран из компонентов, находящихся в свободной продаже.

Разумеется, прежде чем технология найдёт своё массовое применение, она должна быть отточена для того, чтобы с её помощью можно было отслеживать различные показатели у пациентов любого возраста и в любых ситуациях, поскольку то количество данных, которое человеческое тело посылает о себе вовне, можно охарактеризовать как «информационную кашу». Кроме того, построенный учёными прототип пока ещё нельзя назвать компактным — в длину он достигает 50 см. Однако инженеры уверены, что коммерциализация их детища — вопрос всего нескольких лет.

В России создан уникальный носимый микрокардиомонитор для спортсменов

В лаборатории медицинского приборостроения Сибирского федерального университета разработан уникальный аппаратно-программный комплекс, который позволит дистанционно следить за состоянием спортсменов во время тренировок.

Устройство представляет собой микрокардиомонитор весом до 100 граммов, который закрепляется на груди спортсмена. Гаджет позволяет проводить статистический и спектральный анализ биосигналов, диагностику по вариабельности сердечного ритма, широко используемую в медицинских исследованиях.

Снятые показатели посредством беспроводной связи пересылаются на мобильное устройство (скажем, планшет) тренера или спортивного врача. Это позволяет формировать картину состояния спортсмена во время тренировок и определять для каждого тренирующегося научно обоснованную индивидуальную программу занятий.

Разработчики отмечают, что устройство может быть использовано в клинической практике, в спортивной медицине, в производственных, амбулаторных и бытовых условиях. Основными отличиями от существующих аналогов является малый вес прибора, широкий спектр анализируемых параметров и низкая цена. Так, по предварительной оценке, себестоимость аппарата составит 3–4 тысячи рублей.

В будущем создатели планируют расширить возможности гаджета: предполагается, что он сможет определять уровень сахара в крови и диагностировать начинающуюся ишемическую болезнь. Эта информация и рекомендации по своевременным мерам предотвращения заболевания будут также выводиться на экран мобильного устройства. 

В России начинается разработка передового программного комплекса «Киберсердце»

Нижегородский государственный университет им. Н.И Лобачевского стал победителем государственного конкурса по отбору организаций на право получения субсидий на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства.

Университет Лобачевского

Университет Лобачевского

В университете ведётся разработка программно-аппаратного комплекса «Киберсердце», который позволит проводить крупномасштабные вычисления, с высокой точностью воспроизводящие динамические процессы в сердце.

Проект рассчитан на три года и получит финансирование в размере 170 млн рублей. Как уточняет ТАСС, в исследованиях задействованы мощности суперкомпьютера «Лобачевский», который начал работу в университете в 2014 году. Пиковая производительность данной системы составляет около 600 терафлопсов.

Университет Лобачевского

Университет Лобачевского

Предполагается, что новая платформа даст возможность получать достоверные пространственно-временные реализации сердечной активности, интегральные характеристики работы сердца, например, виртуальную электрокардиограмму. Комплекс «Киберсердце» позволит проводить тестирование влияния различных медикаментов на работу сердца, создать мобильную систему измерения электрокардиограмм с отправкой результатов по беспроводной сети, а также интеграцией и обработкой результатов на облачном сервере.

«Мы создали компьютерную модель человеческого сердца, которая необходима, прежде всего, для испытаний и экспериментов. На живом человеке такие эксперименты непозволительны, а на компьютере мы можем это все "прогнать", посмотреть, как работает», — цитирует ТАСС заявления исследователей. 

Купе Lexus RC-F повторяет сердечный ритм водителя пульсациями на кузове

Австралийское подразделение Lexus совместно с агентством M&C Saatchi представило уникальный автомобиль на базе купе Lexus RC-F, который в прямом смысле всем своим видом демонстрирует эмоциональное состояние водителя.

Дело в том, что спорткар повторяет сердечный ритм пилота эффектными цветовыми пульсациями на кузове. Для этого данные о частоте сердцебиений автомобилиста снимаются при помощи специальных датчиков. Затем информация попадает в управляющий микроконтроллер, который отдаёт команды на генерацию пульсаций с нужной частотой. Для их воспроизведения используется электролюминесцентная краска.

На создание оригинального концепта ушло около полугода. Авторы проекта таким оригинальным способом хотели показать, что машина сливается в единое целое с водителем, как бы обретая работающее в унисон сердце.

Практической пользы от пульсирующего спорткара немного. Но в перспективе использованные наработки могут лечь в основу систем для оценки состояния водителя во время движения и выявления признаков усталости, сонливости или, напротив, чрезмерного возбуждения.

Вот как концептуальная модель Lexus RC-F выглядит в работе: 

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥