Reni

Il sensore di idratazione potrebbe migliorare la dialisi

Il dispositivo non invasivo può essere utile per i pazienti con patologie renali, insufficienza cardiaca congestizia o disidratazione.

Per i pazienti con insufficienza renale che necessitano di dialisi, è fondamentale rimuovere i liquidi alla velocità corretta e interrompere al momento giusto. Questo in genere richiede di indovinare quanta acqua rimuovere e monitorare attentamente il paziente per improvvisi cali della pressione sanguigna.

Attualmente non esiste un modo semplice e affidabile per misurare i livelli di idratazione in questi pazienti, che ammontano a circa mezzo milione negli Stati Uniti. Tuttavia, i ricercatori del MIT e del Massachusetts General Hospital hanno ora sviluppato un sensore portatile in grado di misurare accuratamente i livelli di idratazione dei pazienti utilizzando una tecnica nota come rilassometria a risonanza magnetica nucleare (NMR).

Tale dispositivo potrebbe essere utile non solo per i pazienti in dialisi, ma anche per le persone con insufficienza cardiaca congestizia, nonché per gli atleti e le persone anziane che potrebbero essere in pericolo di disidratazione, afferma Michael Cima, David H. Koch, professore di ingegneria presso il dipartimento del MIT di scienza e ingegneria dei materiali.

“Esiste un enorme bisogno in molte diverse popolazioni di pazienti di sapere se hanno troppa acqua o troppa poca acqua”, afferma Cima, autore senior dello studio e membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT. “Questo è un modo in cui possiamo misurare direttamente, in ogni paziente, quanto sono vicini a un normale stato di idratazione.”

Il dispositivo portatile si basa sulla stessa tecnologia degli scanner per risonanza magnetica (MRI), ma può ottenere misurazioni a una frazione del costo della risonanza magnetica e in molto meno tempo, poiché non è coinvolta l’imaging.

Lina Colucci, ex studentessa laureata in scienze della salute e tecnologia, è la principale autrice dell’articolo, che appare nel numero del 24 luglio di Science Translational Medicine.

Stato di idratazione

Cima ha iniziato a lavorare su questo progetto circa 10 anni fa, dopo aver realizzato che c’era un bisogno fondamentale di un modo accurato e non invasivo per misurare l’idratazione. Attualmente, i metodi disponibili sono invasivi, soggettivi o inaffidabili. I medici valutano più frequentemente il sovraccarico (ipervolemia) da alcuni segni fisici come l’esame delle dimensioni della vena giugulare, la pressione sulla pelle o l’esame delle caviglie in cui l’acqua potrebbe accumularsi.

Il team del MIT ha deciso di provare un approccio diverso, basato sull’RMN. Cima aveva precedentemente lanciato una società chiamata T2 Biosystems che utilizza piccoli dispositivi RMN per diagnosticare le infezioni batteriche analizzando i campioni di sangue dei pazienti. Un giorno, ha avuto l’idea di utilizzare i dispositivi per provare a misurare il contenuto di acqua nei tessuti e, alcuni anni fa, i ricercatori hanno ottenuto una sovvenzione dal MIT-MGH Strategic Partnership per fare una piccola sperimentazione clinica per monitorare l’idratazione. Hanno studiato sia i controlli sani che i pazienti con malattia renale allo stadio terminale sottoposti regolarmente a dialisi.

Uno degli obiettivi principali della dialisi è quello di rimuovere i liquidi per portare i pazienti al loro “peso secco”, che è il peso a cui sono ottimizzati i loro livelli di liquidi. Tuttavia, determinare il peso a secco di un paziente è estremamente impegnativo. Attualmente i medici stimano il peso a secco in base a segni fisici e attraverso prove ed errori su sessioni multiple di dialisi.

Il team MIT / MGH ha dimostrato che la RMN quantitativa, che funziona misurando una proprietà di atomi di idrogeno chiamata tempo di rilassamento T2, può fornire misurazioni molto più accurate. Il segnale T2 misura sia l’ambiente che la quantità di atomi di idrogeno (o molecole d’acqua) presenti.

“La bellezza della risonanza magnetica rispetto ad altre modalità per valutare l’idratazione è che il segnale di risonanza magnetica proviene esclusivamente da atomi di idrogeno. E la maggior parte degli atomi di idrogeno nel corpo umano si trovano nelle molecole d’acqua”, afferma Colucci.

I ricercatori hanno utilizzato il loro dispositivo per misurare il volume del fluido nei pazienti prima e dopo aver subito la dialisi. I risultati hanno mostrato che questa tecnica potrebbe distinguere i pazienti sani da quelli che necessitano di dialisi con la prima misurazione. Inoltre, la misurazione ha mostrato correttamente che i pazienti in dialisi si avvicinano a un normale stato di idratazione nel corso del trattamento.

Inoltre, le misurazioni RMN sono state in grado di rilevare la presenza di liquido in eccesso nel corpo prima che fossero presenti segni clinici tradizionali, come l’accumulo di liquido visibile sotto la pelle. Il sensore potrebbe essere utilizzato dai medici per determinare quando un paziente ha raggiunto il suo vero peso a secco e questa determinazione può essere personalizzata ad ogni trattamento di dialisi.

Migliore monitoraggio

I ricercatori stanno ora pianificando ulteriori studi clinici con pazienti in dialisi. Si aspettano che la dialisi, la quale attualmente costa oltre 40 miliardi di dollari negli Stati Uniti, sarebbe una delle maggiori applicazioni di questa tecnologia. Questo tipo di monitoraggio potrebbe anche essere utile per i pazienti con insufficienza cardiaca congestizia, che colpisce circa 5 milioni di persone negli Stati Uniti.

“I problemi di ritenzione idrica dei pazienti con insufficienza cardiaca congestizia sono molto significativi”, afferma Cima. “Il nostro sensore può offrire la possibilità di misurare direttamente quanto sono vicini a un normale stato del fluido. Questo è importante perché l’identificazione dell’accumulo di liquido in anticipo ha dimostrato di ridurre il ricovero in ospedale, ma al momento non ci sono modi per quantificare il fluido di basso livello accumulo nel corpo. La nostra tecnologia potrebbe essere potenzialmente utilizzata a casa come un modo per consentire al team di assistenza di ricevere questo allarme tempestivamente “.

Nel loro studio su soggetti sani di controllo, i ricercatori hanno anche scoperto per caso che potevano rilevare la disidratazione. Ciò potrebbe rendere il dispositivo utile per monitorare le persone anziane, che spesso si disidratano perché il loro senso di sete diminuisce con l’età, o gli atleti che prendono parte a maratone o ad altri eventi di resistenza. I ricercatori stanno pianificando futuri studi clinici per testare il potenziale della loro tecnologia per rilevare la disidratazione.

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