可使腎病、充血性心力衰竭或脫水患者受益的無創(chuàng)設(shè)備

對于需要透析治療的腎衰竭患者來說，以適當(dāng)?shù)乃俣仍诤侠頃r(shí)間內(nèi)排出體液至關(guān)重要。通?；颊唧w內(nèi)需要排出的體液量只能靠醫(yī)務(wù)人員猜測判斷，同時(shí)還需要在透析過程中謹(jǐn)慎觀察患者的血壓以防急劇下降。

目前，在美國約有50萬腎衰竭患者，但尚未有簡單可靠的方法來測量這些患者的水合狀態(tài)。麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，簡稱MIT）和麻省總醫(yī)院（Massachusetts General Hospital，簡稱MGH）的研究人員開發(fā)出一種新型便攜式傳感器，利用核磁共振（NMR）弛豫測量技術(shù)準(zhǔn)確測量患者的水合狀態(tài)。

MIT材料科學(xué)與工程學(xué)院大衛(wèi)·科赫（David H. Koch）工程教授Michael Cima表示，該傳感器設(shè)備不僅適用于需要透析治療的患者，還適用于充血性心力衰竭患者，以及有脫水危險(xiǎn)的運(yùn)動員和老年人。

Cima是該項(xiàng)研究的資深作者，也是MIT科赫綜合癌癥研究所（Koch Institute for Integrative Cancer Research）的研究員，他說：“對于多數(shù)不同的病患群體，醫(yī)務(wù)人員都需要知道他們的水合狀態(tài)。這項(xiàng)研究讓我們可以直接測量每個(gè)患者與正常水合狀態(tài)的接近程度。”

這款便攜式設(shè)備基于與磁共振成像（MRI）相同的技術(shù)，但因其無需成像，故能以低成本的方式在更短時(shí)間內(nèi)獲取測量結(jié)果。

Lina Colucci曾是MIT健康科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的研究生，是該項(xiàng)研究的主要作者。該論文發(fā)表在7月24日出版的《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》（Science Translational Medicine）雜志上。其他作者包括：MIT研究生Matthew Li、MGH腎臟病學(xué)家Kristin Corapi、Andrew Allegretti以及Herbert Lin、 MGH研究員Xavier Vela Parada、MGH醫(yī)學(xué)主任Dennis Ausiello、哈佛醫(yī)學(xué)院（Harvard Medical School，簡稱HMS）放射醫(yī)學(xué)系助理教授Matthew Rosen。

水合狀態(tài)

Cima在十年前就意識到迫切需要一種準(zhǔn)確、無創(chuàng)的方法來測量患者的水合狀態(tài)，并開始研究相關(guān)項(xiàng)目。目前，常規(guī)的測量方法都是侵入式或依靠醫(yī)務(wù)人員主觀猜測的，以及其他一些不可靠的測量方法。最常見的是醫(yī)生通過患者的身體體征評估其血容量是否超負(fù)荷，如按壓皮膚、檢查頸靜脈的大小以及腳踝是否水腫。

MIT的研究小組決定嘗試基于NMR的不同方法。Cima此前成立了一家名為T2 Biosystems的公司，該公司通過分析患者的血液樣本，利用小型NMR設(shè)備診斷細(xì)菌感染。這使Cima聯(lián)想到可以通過這些設(shè)備來測量人體的含水量，于是幾年前，研究人員在MIT-MGH戰(zhàn)略合作伙伴的資助下，進(jìn)行了一項(xiàng)監(jiān)測水合狀態(tài)的小型臨床試驗(yàn)，他們研究比對了健康受試者與定期透析的晚期腎病患者的相關(guān)數(shù)據(jù)。

透析的主要目的之一是排除體液以使患者達(dá)到其“干重”，即人體含水量被優(yōu)化后的重量。然而，確定患者的干重極具挑戰(zhàn)性。醫(yī)務(wù)人員目前只能通過身體體征以及在透析過程中的反復(fù)試驗(yàn)來估算患者的干重。

MIT與MGH研究團(tuán)隊(duì)表明，通過測量氫原子的T2弛豫時(shí)間，定量NMR可以提供更精確的測量結(jié)果。T2信號同時(shí)測量氫原子（或水分子）的存在環(huán)境與數(shù)量。

Colucci表示：“與測量水合狀態(tài)的其他方式相比，磁共振的優(yōu)點(diǎn)在于磁共振信號完全來自氫原子，而人體內(nèi)大多數(shù)的氫原子都存在于水分子中?！?/p>

研究人員使用他們的設(shè)備測量患者在接受透析前后的體液量。結(jié)果表明，該技術(shù)僅通過一次測量就能將健康受試者與透析治療患者區(qū)分開來。此外，該測量結(jié)果能正確顯示透析治療患者在其透析過程中接近正常水合狀態(tài)的程度。

此外，基于NMR的測量方法能在傳統(tǒng)的臨床癥狀（如皮下積液）出現(xiàn)之前就監(jiān)測出患者體內(nèi)是否存在多余的體液。該傳感器可以讓醫(yī)生確定患者何時(shí)達(dá)到真實(shí)干重，在每次透析過程中都能獲得個(gè)體化的測量結(jié)果。

提供更好的監(jiān)測

研究人員正計(jì)劃對透析治療患者進(jìn)行附加的臨床試驗(yàn)。在美國，每年花費(fèi)在透析上的治療費(fèi)用超過400億美元，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將有望大幅降低該項(xiàng)治療費(fèi)用，并同時(shí)讓約500萬充血性心力衰竭患者受益。

“充血性心力衰竭患者的水潴留問題非常值得關(guān)注，”Cima說道，“我們的傳感器可以直接測量它們與正常水合狀態(tài)的接近程度。這一點(diǎn)十分重要，因?yàn)樵缙诎l(fā)現(xiàn)液體積聚已被證實(shí)可以降低此類患者住院治療的概率。此前沒有量化體內(nèi)低水平液體積聚的方法，我們的技術(shù)將能讓患者在家中進(jìn)行監(jiān)測，以作為護(hù)理團(tuán)隊(duì)獲得早期預(yù)警的一種途徑?！?/p>

MGH腎臟病學(xué)家和醫(yī)學(xué)助理教授Sahir Kalim評價(jià)稱MIT的這個(gè)監(jiān)測方法“非常新穎”。

Kalim沒有參與這項(xiàng)研究，他說：“臨床設(shè)備的開發(fā)能夠準(zhǔn)確地告知醫(yī)生，在透析過程中，患者在理想情況下應(yīng)排出多少體液量，這可能成為透析治療領(lǐng)域多年來最重要的發(fā)展之一。Colucci及其同事做出的這項(xiàng)充滿前景的創(chuàng)新，有朝一日將極有可能產(chǎn)生這樣的影響力。”

在對健康受試者的試驗(yàn)中，研究人員還偶然發(fā)現(xiàn)他們可以監(jiān)測到受試者是否脫水。這使得該設(shè)備能用于監(jiān)測老年人是否存在脫水危險(xiǎn)，他們的干渴感會隨著年齡的增長而減弱，導(dǎo)致其變得容易脫水。同樣，參加馬拉松或其他耐力賽的運(yùn)動員也可通過該設(shè)備監(jiān)測其是否有脫水的危險(xiǎn)。研究人員正計(jì)劃開展這方面的臨床試驗(yàn)，以測試這項(xiàng)技術(shù)監(jiān)測脫水癥狀的臨床效果。

該研究由MGH-MIT戰(zhàn)略合作伙伴Grand Challenge、美國空軍醫(yī)療服務(wù)與士兵納米技術(shù)研究所（Air Force Medical Services/Institute of Soldier Nanotechnologies）、美國國家科學(xué)基金會研究生研究獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃（National Science Foundation Graduate Research Fellowships Program）、美國國家生物醫(yī)學(xué)影響與生物工程研究所（National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering）以及由美國國家癌癥研究所（National Cancer Institute，簡稱NCI）和哈佛大學(xué)（Harvard University）捐款成立的科赫研究所支持中心【Koch Institute Support（core）】共同資助。