حسگر بی‌سیم برای بررسی آنی سلامت کبد اهدایی پیش از پیوند

پیوند کبد برای بیمارانی که با نارسایی شدید این اندام روبه‌رو هستند، می‌تواند اقدامی حیاتی باشد. بااین‌حال، پیش از انجام پیوند باید وضعیت کبد اهدایی با دقت بررسی شود تا گروه درمانی بتواند درباره مناسب بودن آن تصمیم بگیرد.

یکی از روش‌هایی که برای نگهداری و ارزیابی کبد بیرون از بدن به کار می‌رود، «پرفیوژن ماشینی» است. در این روش، کبد اهدایی به دستگاهی متصل می‌شود که مایعی سرشار از اکسیژن را درون اندام به گردش درمی‌آورد. این فرایند به متخصصان اجازه می‌دهد عملکرد کبد را پیش از انتقال به بدن گیرنده بررسی کنند و شناخت بیشتری از وضعیت آن به دست آورند.

ارزیابی دقیق کبد در دوره پرفیوژن اهمیت زیادی دارد، زیرا وضعیت زیستی اندام ممکن است در مدت کوتاهی تغییر کند. در روش‌های رایج، کارکنان هر ۳۰ تا ۶۰ دقیقه نمونه‌ای از مایع در حال گردش را به‌صورت دستی جمع‌آوری می‌کنند. این نمونه‌ها با دستگاه‌های آزمایش در محل بررسی می‌شوند یا برای تحلیل به آزمایشگاه فرستاده می‌شوند.

چنین روشی تنها تصویری مقطعی از وضعیت کبد ارائه می‌دهد و احتمال دارد تغییرات مهمی را که میان دو نوبت نمونه‌گیری رخ می‌دهند، نشان ندهد. شناسایی زودهنگام تغییرات شیمیایی یا نشانه‌های کاهش سلامت اندام می‌تواند به پزشکان و مسئولان پرفیوژن فرصت دهد پیش از ایجاد آسیب دائمی مداخله کنند.

میشل نگوین، جراح پیوند در مایو کلینیک آریزونا، و یانگ‌ژی ژو از مؤسسه تراساکی برای نوآوری زیست‌پزشکی، به همراه همکاران خود پژوهشی را درباره پایش بلادرنگ سلامت کبد اهدایی انجام دادند. هدف کلی این کار، فراهم کردن تصویری کامل‌تر از عملکرد کبد در جریان پرفیوژن ماشینی و ایجاد زمینه‌ای برای ارزیابی دقیق‌تر اندام‌های اهدایی بود.

پژوهشگران برای انجام این کار یک بستر حسگر بی‌سیم ساختند که می‌تواند سه شاخص گلوکز، لاکتات و پی‌اچ یا اسیدیته را به‌طور پیوسته اندازه‌گیری کند. گلوکز نوعی قند و یکی از منابع مهم انرژی است. لاکتات ماده‌ای است که مقدار آن می‌تواند اطلاعاتی درباره فرایندهای سوخت‌وساز در اختیار متخصصان قرار دهد.

پی‌اچ نیز میزان اسیدی یا قلیایی بودن یک مایع را نشان می‌دهد. این حسگرها شاخص‌های موردنظر را هم در مایع پرفیوژن، یعنی همان مایعی که دستگاه در کبد به گردش درمی‌آورد، و هم در صفرا اندازه‌گیری کردند. اطلاعات ثبت‌شده بدون نیاز به نمونه‌گیری‌های طولانی و جداگانه، به‌صورت لحظه‌ای برای گروه مراقبت ارسال شد.

نتایج این تحقیق که در نشریه «Nature Communications» منتشر شده‌، نشان دادند اندازه‌گیری‌های این سامانه حسگری با نتایج آزمایش‌های استاندارد آزمایشگاهی مطابقت نزدیکی دارد. این موضوع نشان می‌دهد داده‌های حسگر می‌توانند تصویری قابل مقایسه با روش‌های معمول ارائه کنند. مزیت مهم سامانه آن بود که اندازه‌گیری را به چند نوبت نمونه‌گیری محدود نمی‌کرد و می‌توانست تغییرات را به‌طور پیوسته دنبال کند. به این ترتیب، گروه پیوند به‌جای مشاهده چند تصویر جدا از وضعیت کبد، جریان تغییرات زیستی اندام را در طول زمان در اختیار داشت.

سامانه جدید همچنین توانست تغییرات زیست‌شیمیایی کوتاهی را شناسایی کند که میان فاصله‌های معمول نمونه‌گیری رخ داده بودند. چنین تغییراتی ممکن است در روش فعلی، که نمونه‌ها هر ۳۰ تا ۶۰ دقیقه گرفته می‌شوند، دیده نشوند.

یافته‌ها همچنین نشان دادند بررسی لحظه‌ای صفرا در کنار مایع پرفیوژن ممکن است اطلاعات ارزشمندی درباره سلامت کبد اهدایی فراهم کند؛ اطلاعاتی که روش‌های کنونی احتمالاً قادر به ثبت یا آشکار کردن آنها نیستند.

اهمیت این فناوری به امکان آگاهی زودهنگام از تغییر وضعیت اندام مربوط می‌شود. اگر گروه درمانی بتواند نشانه‌های افت سلامت کبد را در همان زمان وقوع مشاهده کند، فرصت بیشتری برای واکنش پیش از دائمی شدن آسیب خواهد داشت.

نگوین می‌گوید پرفیوژن ماشینی می‌تواند راه را برای آینده‌ای باز کند که در آن پزشکان فقط اندام‌ها را ارزیابی نکنند، بلکه پیش از پیوند آنها را درمان کنند یا حتی وضعیتشان را بهبود دهند. بااین‌حال، رسیدن به چنین هدفی ابتدا به ابزارهایی نیاز دارد که عملکرد اندام را در زمان واقعی و با جزئیات بیشتری نشان دهند.

به گفته پژوهشگران، هر اندام اهدایی بسیار ارزشمند است و ارائه درکی روشن‌تر از سلامت آن می‌تواند به حرکت به سوی آینده‌ای کمک کند که کبدهای اهدایی بیشتری با ایمنی به بیماران نیازمند برسند.

با وجود نتایج به‌دست‌آمده، برای ارزیابی بیشتر این فناوری و مشخص شدن توان آن در بهبود سنجش اندام‌های اهدایی، مطالعات بزرگ‌تری لازم است. پژوهشگران در ادامه قصد دارند حسگر را برای ثبت شاخص‌های بیشتری از سلامت اندام توسعه دهند و یک مجموعه ارزیابی جامع‌تر بسازند. آنها همچنین برنامه دارند این فناوری را برای اندام‌های دیگری مانند کلیه، قلب و ریه سازگار کنند.