Носимая электротерапевтическая платформа позволяет удалённо управлять болью по беспроводной сети

Исследователи разработали носимый электротерапевтический прибор, который может сократить необходимость частых визитов в больницу или приёма обезболивающих: устройство крепится на кожу и модулирует болевые ощущения с помощью электрической стимуляции, а управлять им можно через смартфон даже на больших расстояниях, например между Кореей и США.

13 сентября KAIST (президент Пэ Чунгсик) сообщил, что совместная группа под руководством профессора Чжэ-Вун Чон из Школы электротехники KAIST и доктора Санхун Ли из KIOM (Корейский институт восточной медицины, президент Сунг-Кю Хо) создала носимую платформу, которая объединяет беспроводную микроигольную электротерапевтическую технологию и систему дистанционного управления на основе Интернета вещей (IoT).

Ключевое преимущество платформы в том, что небольшое кожное устройство сочетает стабильную электрическую стимуляцию, дистанционное управление со смартфона и автоматическую активацию в зависимости от физиологического состояния пациента. При подтверждении эффективности и безопасности у реальных пациентов технология может применяться для персонализированного лечения боли в домашних условиях.

Потребность в таких решениях особенно велика при хронической боли: обезболивающие часто используются длительно, а это повышает риск побочных эффектов и зависимости. Особенно тревожна ситуация с опиоидными анальгетиками, применяемыми при, например, онкоболи, — при длительном использовании возрастает риск толерантности и неправильного применения, поэтому растёт интерес к «электроцевтикам» — устройствам, модулирующим нервную активность электрическими сигналами как альтернативе лекарствам.

Существующие электроцевтические подходы имеют ограничения: имплантируемые устройства требуют хирургии, а поверхностные электроды могут плохо передавать ток из‑за пота или омертвевших клеток кожи; в отдельных точках концентрация тока может повышать температуру кожи и создавать риск ожогов.

Чтобы уменьшить эти проблемы, исследователи создали чувствительный к температуре проводящий клейкий микроигольчатый электрод — тонкие иглы, обеспечивающие хороший контакт с кожей.

Микроиглы проникают в роговой слой кожи с высокими электрическими сопротивлением, благодаря чему устройство обеспечивает более стабильную подачу тока и меньше зависит от состояния кожи (пот, чешуйки). Электрод дополнительно покрыт проводящим гидрогелем, чтобы ток распространялся равномерно, а не концентрировался только на кончиках игл.

В электроде также встроен механизм термозащиты: при аномальном повышении температуры адгезия ослабевает и электрод самостоятельно отсоединяется от кожи, что снижает риск ожогов во время стимуляции.

Помимо интерфейса кожа‑электрод, платформа интегрирована с IoT‑системой. С помощью смартфона и облачного сервера медицинский специалист может в реальном времени или по расписанию контролировать время работы и параметры стимуляции, даже находясь далеко от пациента; команда подтвердила возможность дистанционного управления на больших международных расстояниях, например между Кореей и Соединёнными Штатами.

После последующих клинических испытаний такая система может открыть путь к домашним или дистанционным сценариям обезболивания, когда пациенты получают электротерапию под медицинским наблюдением без необходимости приезда в клинику.

Платформа не ограничивается дистанционным управлением: она поддерживает автоматическое регулирование в зависимости от состояния организма. С помощью датчика фотоплетизмографии (PPG) — технологии, измеряющей изменения пульса и кровотока светом — исследователи выявляли стрессовые состояния, связанные с болью, и реализовали терапию с замкнутым контуром, при которой система автоматически запускает электрическую стимуляцию при необходимости.

Команда проверила эффективность платформы в доклинических исследованиях и в небольшом исследовании на людях. В опытах на животных прибор подавал ток эффективнее, чем обычные гелевые электроды, и демонстрировал обезболивающий эффект. В небольшом исследовании с участием здоровых взрослых наблюдали изменения кожного сенсорного болевого порога после электростимуляции, что служит предварительной оценкой потенциала применения у людей.

При этом прямые обезболивающие эффекты в данном исследовании подтверждены были только на животных; исследователи подчёркивают необходимость дальнейших клинических испытаний для подтверждения терапевтической эффективности и безопасности длительного применения у пациентов с хронической болью.

Профессор Чжэ-Вун Чон из Школы электротехники KAIST отметил: «Объединив стабильный кожный интерфейс с дистанционным управлением на основе Интернета вещей, мы расширили потенциал портативных электроцевтиков в повседневной жизни. Мы надеемся, что после клинических испытаний этот подход превратится в персонализированную цифровую платформу здравоохранения, позволяющую контролировать боль с учётом состояния каждого пациента».

Исследователи также выразили надежду на интеграцию этой работы с будущими технологиями портативной акупунктуры, чтобы способствовать развитию нефармакологического подхода к обезболиванию, стимулирующего акупунктурные точки электрическими импульсами.

В исследовании участвовал доктор Санхун Ли из KIOM.

Работа, соавторами которой стали Хису Ким, аспирант KAIST, и доктор Се Гён Бан из KIOM, была опубликована в международном журнале Nature Communications 28 августа.