Як повернути нюх, втрачений через COVID?

Харківські науковці розробили пристрій для тестування носового дихання та нюху, що не має аналогів

Учені з Харківського національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ) розробили унікальний пристрій для тестування носового дихання і нюху. Його особливість – у тому, що визначається не лише повна чи часткова втрата нюху, а й те, за якої потужності дихання людина перестає відчувати запахи.

Технологію запропонували для оцінки ступеня дихальних порушень поранених військовослужбовців. За цю роботу науковці отримали державну відзнаку. Тепер же харків’яни за допомогою пристрою планують з’ясувати, як швидко відновлюється нюх після коронавірусу та якими можуть бути наслідки хвороби для наших рецепторів.

УНІКАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ТЕСТУВАННЯ НЮХУ

Першу модифікацію пристрою для тестування носового дихання завідувач кафедри біомедичної інженерії Харківського національного університету радіоелектроніки, професор Олег Аврунін разом зі своїми аспірантами та вченими з кафедри оториноларингології Харківського національного медичного університету розробив ще у 2010 році. Спочатку він призначався лише для тестування дихання, а згодом його функції розширили до виявлення респіраторно-ольфакторних (що стосуються дихання та нюху – ред.) порушень. Аналогів винахід не має. На сам пристрій, його будову та різні методи тестувань учені отримали 12 патентів України на винаходи.

«Вдягаємо маску, і пацієнт дихає через пристрій, вимірюємо трубочкою перепад тиску в носовій порожнині та відповідну витрату повітря, – розповідає розробник пристрою. – Нюхальна функція визначається за допомогою одоривекторної насадки, в якій регулюються отвори подачі повітря через певну пахучу речовину. Тобто, ми можемо точно дізнатися, яка потужність дихання потрібна для того, щоб людина відчула той чи інший запах. Пристрій дав підґрунтя для різних досліджень. На базі отриманих експериментальних результатів уже захищена одна докторська та три кандидатські дисертації, ще три захисти дисертацій заплановані”.

“Дехто зараз дивується: ну, чому ви зайнялися саме розладами нюху? – каже Олег Аврунін. – А це ж сама по собі дуже важлива та цікава сфера, чутлива область, адже люди, які втрачають нюх, переважно втрачають задоволення від їжі, страждають емоційно, геть по-іншому сприймаючи навколишній світ. Ну, і хто ж міг подумати, що втрата нюху стане специфічним симптомом нового вірусу».

Професор пояснює: у верхніх дихальних шляхах людини є три нерви: той, що відповідає виключно за нюх, і «відключається» при SARS-CoV-2, глософарингіальний нерв, який відповідає за смакові відчуття, і також повністю чи частково страждає при вірусі, а також тригемінальний нерв, який реагує на різкі запахи (як, наприклад, аміак) і практично не вражається при ковіді.

«Причини, через які ми втрачаємо нюх, різні. Треба з’ясувати, чи страждають нервові шляхи і є ураження мозку, чи це часто пов’язано з тим, що повітря просто не потрапляє в нюхову порожнину носа. Тобто ніс, як кажуть, «забитий». Чи через розширення слизових оболонок внаслідок запалення, чи через наявність поліпів, чи є суттєве викривлення носової перегородки, чи ще щось інше. І є три види пахучих речовин, котрі діють на нерви. Відповідно до «функціоналу» нервів у насадку пристрою почергово поміщається валеріанова, оцтова кислоти і нашатирний спирт у відповідно розрахованих концентраціях. Таким чином, за потужністю дихання для відчуття того чи іншого одоранта ми можемо доказово визначати, який саме нерв страждає і наскільки його чутливість зменшена. Але при коронавірусі зовсім інша ситуація – вражені рецептори, і набряку взагалі немає, конфігурація носової порожнини не міняється», – зазначає Олег Григорович. При цьому за допомогою розробленого пристрою можна визначати, як у реабілітаційному періоді проходить відновлення нюхової функції.

МОЖЕ ВИЗНАЧИТИ НАЙСИЛЬНІШОГО СПОРТСМЕНА

Наразі вчені планують дослідити, як швидко і чи повністю відновлюється нюх після коронавірусу. Поки що тести провели лише на кількох пацієнтах, які перенесли ковід. Розробники пристрою сподіваються, що лікарі обласної клінічної лікарні, яка недавно почала приймати хворих, допоможуть із дослідженнями. «Саме в ОКБ наш пристрій ми апробували вперше. Один із трьох дослідних зразків і зараз є там», – зазначає професор Аврунін.

Технологію запропонували для оцінки ступеня дихальних порушень поранених військовослужбовців, і група вчених ХНУРЕ та ХНМУ отримала перемогу у всеукраїнському конкурсі «Винахід – 2016».

«У військових ми часто бачимо хімічні опіки, внаслідок чого втрачаються носове дихання та нюх, а також різні травми, захворювання. Пристрій дозволяє зрозуміти, як лікування впливає на певну патологію і чи взагалі воно має ефект. Допомагає планувати функціонально-естетичні хірургічні втручання для відновлення конфігурації порожнини носа таким чином, щоб звільнити хід для руху повітря», – говорить професор Аврунін.

Крім того, пристрій має потенціал для застосування у спортивній медицині, адже може визначати… майбутнього рекордсмена. «От тренуються наче всі однаково, але ж успіхи різні. А чому? За великим рахунком, чим пізніше спортсмен перейде на дихання ротом, тим кращий покаже результат. А потужність дихання у спортсменів становить близько 20% від потужності роботи м’язів. Тобто можна ж від початку оцінити – зможе спортсмен піти на рекорд чи ні!» – переконаний учений.

У 2016 році до вишу за міжнародною програмою мобільності Erasmus+ на три місяці приїздив магістрант із Ганноверського університету ім. Лейбніца (Німеччина), щоб ознайомитися з розробкою харків’ян і провести власні дослідження. А в 2018-му кафедра приймала вже цілу делегацію з вишу-партнера, яка вивчала дослідження на основі пристрою.

«Вони були, м’яко кажучи, здивовані й захоплені, що в нас є саме ольфактометр. Їх здивувала саме насадка та спосіб тестування пневматичної потужності при дії відповідного одоривектора. Існують різноманітні тести на визначення нюху, але всі вони засновані виключно на тому, відчуває людина суб’єктивно запах чи ні, а об’єктивно оцінити в калоріях, при якій потужності вдихання відчувається одоривектор, ніхто до нас не міг», – говорить розробник.

НЕ НЮХОМ ЄДИНИМ: ПРОГРАМИ ДЛЯ ТОМОГРАФІВ І НЕЙРОНАВІГАЦІЯ

Звісно, пристрій для діагностики дихальних порушень – не єдиний винахід кафедри біомедичної інженерії, яка в 2021-му святкуватиме 50-річчя. Ідеться про десятки напрямків і розробок. Зокрема, вчені активно працюють над програмами для комп’ютерних томографів, програмують автоматизовані комплекси для відпрацювання навичок хірургів, створили програми тестування дрібної моторики, які були успішно апробовані під час реабілітації військових після поранень.

Оцінити масштаб і різноплановість роботи можна навіть у невеличкій лабораторії кафедри: тут поруч із власними розробками – стелажі з макетами та моделями, а ще тренажери та справжнє медичне обладнання. Професор Аврунін демонструє тренажер для таких поширених нині малоінвазивних операцій.

«Це готовий пристрій, але наша задача – створити саме автоматизований комплекс, що покаже, як швидко та вправно проводиться хірургом певна маніпуляція. Дивлячись на екран (бо при лапароскопічних втручаннях усе робиться саме так), хірург при тренінгу перекидає кільце чи кульку, робить шви. Тобто тренує навички, а пристрій обраховує, чи добре в нього все виходить», – пояснює учений.

Вершиною біомедичної інженерії від кафедри Олег Аврунін називає роботу з нейронавігації, тобто прокладання шляхів при проведенні малоінвазивних – стереотаксичних операцій на головному мозку.

«Це задача саме технічного спеціаліста – біомедичного інженера – розрахунок та контроль траєкторії руху хірургічного інструмента, а не лікаря», – зазначає професор.

А ще вчений звертає нашу увагу на томографічну голову, за зрізами якої можуть навчатися лікарі. Крок кожного розрізу в ній відповідає кроку комп’ютерного томографа.

«На ній можна повністю натурно подивитися анатомію головного мозку. В Україні взагалі таких макетів немає більше ніде. Ми отримали цей від зарубіжних партнерів вишу завдяки одному з міжнародних наукових проєктів. Харківські лікарі, студенти-медики, які приходять до нас, у захваті. Фактично можна вживу побачити, як виглядає норма саме при томографічному уявленні», – пояснює науковець.

Також професор демонструє операційну модель ока, яка часто цікавить студентів медичних спеціальностей та інтернів.

«Чому, наприклад, зараз багато ускладнень з очима після операцій у носі в приватних клініках? З’явилося багато потужних пристроїв. Це не порівняти з ручними інструментами, якими раніше працювали хірурги. Сучасні пристрої – це потужні бури. І використовуючи їх можливості та переваги, необхідно завжди пам’ятати про обережність. Дуже легко, маючи такі інструменти, можна, наприклад, з навколоносової пазухи спричинити пошкодження структур ока. Тому потрібно ретельно вивчати як нормальну, так і індивідуальну анатомію, проводити комп’ютерне планування оперативних втручань, використовувати навігаційні системи», – зазначає професор.

Наприкінці додає: останніми роками випускники його кафедри стали дуже затребуваними спеціалістами на ринку праці. Приємна тенденція має важливе для всіх нас підґрунтя. «Зросла кількість приватних клінік, де є багато сучасного обладнання, та й у державних і комунальних закладах охорони здоров’я з’явилося нове обладнання, яке теж потрібно кваліфіковано обслуговувати. Наприклад, більшість технарів радіологічного відділення НДІ Медичної радіології та онкології складають саме наші випускники, і зараз група магістрів там працює, вони проходили там передатестаційну практику та днями захистили дипломи», – зазначає Олег Григорович.

Щодо планів наукової роботи, то їх цього року суттєво порушили коронавірус і карантин. «З одного боку, маємо нову тему для досліджень за допомогою нашого пристрою та інших методів діагностики, з другого – як у всіх, фактично відкладені проєкти та обмін із закордонними партнерами. Але сподіваємось на краще та на продовження активної наукової роботи», – говорить професор.

Юлія Байрачна, Харків
Фото В’ячеслава Мадієвського