Российские ученые из Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" (Москва) в сотрудничестве с португальским Университетом Авейру разработали инновационный сенсор для регистрации магнитных полей человеческого организма, прежде всего сердца. Новая технология базируется на применении композитных мультиферроиков и призвана вывести диагностику сердечно-сосудистых заболеваний на принципиально новый уровень. Благодаря уникальным свойствам устройства становится возможной высокоточная и бесконтактная диагностика без дорогостоящего и громоздкого оборудования.
Почему магнитные поля важны для медицины
Современная медицина активно движется в направлении развития неинвазивных методов диагностики. Магнитная диагностика занимает особое место среди них. Суть метода состоит в способности внутренних органов, таких как сердце и мозг, генерировать чрезвычайно слабые магнитные поля в процессе своей работы. Любые патологические процессы немедленно отражаются на характере магнитного излучения, что позволяет выявлять опасные заболевания на самых ранних этапах.
Такой подход уже показал свою эффективность для обнаружения и мониторинга ишемической болезни сердца, рассеянного склероза, болезни Альцгеймера и других тяжелых диагнозов. Чем выше чувствительность магнитных сенсоров и чем меньше их размеры, тем удобнее и доступнее становится ранняя диагностика для широкой клинической практики.
Традиционные методы и их ограничения
Долгое время основным инструментом для измерения биологических магнитных полей служили сверхчувствительные устройства – СКВИДы (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства). Несмотря на выдающуюся точность, подобные приборы отличаются высокой конструкционной сложностью, необходимостью постоянного охлаждения жидким гелием и крайне высокой стоимостью. Магнитокардиографы на основе СКВИДов стоят сотни тысяч евро, что существенно ограничивает их распространение, особенно в амбулаторной и массовой диагностике.
Прорывные решения на базе мультиферроиков
Новый магнитный датчик, представленный командой НИТУ "МИСиС" совместно со специалистами Университета Авейру, открывает дорогу массовой и доступной диагностике сердечных нарушений. Работая при обычных температурах комнаты и обладая миниатюрными размерами (рабочая часть не превышает 3 см), сенсор удобен в применении и подходит интеграции в современные медицинские приборы.
В основе новинки лежит композитный мультиферроик – материал, способный преобразовывать мельчайшие изменения магнитного поля в чётко различимый электрический сигнал. Состав композита включает кристалл ниобата лития, обладающий выдающимися пьезоэлектрическими свойствами, и аморфные ферромагнитные материалы, известные как металлические стёкла. Такое сочетание позволяет достигать исключительной чувствительности без необходимости в сложном и дорогом охлаждающем оборудовании.
Потенциал для массового внедрения и дальнейшие планы
Создание данного датчика – яркий пример успешного развития российско-европейского научного сотрудничества и огромный шаг вперед в области медицинских технологий. В планах коллектива разработчиков – дальнейшее увеличение чувствительности прибора, создание полностью готового прибора, который сможет применяться как в крупных медицинских центрах, так и на выездных осмотрах, что расширит возможности ранней диагностики для миллионов пациентов. Ожидается, что такие сенсоры в будущем станут основой для новой генерации портативных медицинских устройств, способных обеспечить мониторинг состояния сердца в реальном времени и предупредить развитие опасных патологий задолго до появления явных симптомов.
Позитивные перспективы для здравоохранения
Внедрение миниатюрных и экономичных датчиков на базе мультиферроиков может принципиально изменить подход к выяснению причин сердечных недомоганий и сделать эффективную диагностику доступной для широчайшего круга пациентов. Подобные разработки позволят врачам быстрее реагировать на малейшие отклонения в работе сердца и внедрять персонализированные стратегии лечения. Российские и зарубежные пациенты смогут ещё до появления сложных симптомов получить быстрое и качественное обследование, что значительно повысит шансы на успешную профилактику самых тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний. Новое поколение научных разработок демонстрирует, что совместные усилия ученых разных стран приносят практические решения, меняющие наше будущее к лучшему.
Источник: scientificrussia.ru
