Новости
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Medicine, авторы представили беспроводную широкополосную систему акустомеханического зондирования (BAMS) для непрерывного физиологического мониторинга.
У новорожденных и детей сердечно-сосудистые и желудочно-кишечные проблемы являются основными причинами смерти в первые 5 лет жизни. Использование систем непрерывного мониторинга помогает принимать клинические решения. Современные больничные системы используют датчики, кабели и проволоки, подключенные к мониторам. Однако, к счастью, достижения биоинженерии привели к разработке беспроводных датчиков с кожным интерфейсом для одновременного приема сигналов различных классов.
Цифровые стетоскопы, в том числе носимые, могут предоставлять (дополнительную) информацию о непроходимости дыхательных путей, перистальтике кишечника, сердечной деятельности и посторонних звуках в легких. Но они не могут использоваться для непрерывного мониторинга из-за некоторых ограничений, и, следовательно, клиническое применение звука тела обычно осуществляется путем периодических измерений.
В настоящем исследовании были представлены беспроводные системы BAMS для непрерывного физиологического мониторинга. Система BAMS может улавливать широкий спектр сигналов, от медленных колебаний (около 0,01 Гц) до высокочастотных звуков тела (до 1 кГц). Бережное прилегание устройства к яремной ямке позволяет одновременно измерять звуки дыхания и сердца.
Размещение устройств, синхронизированных по времени, на брюшной полости может обеспечить пространственно-временной мониторинг желудочно-кишечных шумов. В усовершенствованной реализации 13 устройств могут быть размещены в целевых зонах задней и передней части грудной клетки для мониторинга состояния легких, прогрессирования заболевания и реабилитации. Это (усовершенствованное) решение может быть применено к пациентам любого возраста, включая новорожденных, поступающих в отделение интенсивной терапии новорожденных.
Устройство BAMS включает микрофоны, обращенные к телу и окружающей среде, инерциальный измерительный блок, флэш-память, антенну для беспроводной зарядки и стандартную низкоэнергетическую систему Bluetooth на кристалле, установленную на печатной плате. Микрофоны улавливают звук с двух направлений, а адаптивный алгоритм фильтрации сводит к минимуму влияние звуков тела на окружающие звуки и наоборот.
Система BAMS может использоваться в повседневной жизни, позволяя отслеживать стандартные параметры (частоту дыхания, пульса) и вегетативные показатели, такие как кардиореспираторное взаимодействие, глотание и вариабельность сердечного ритма (ВСР). Система может работать при различных видах деятельности, таких как сон и физические упражнения. Кроме того, исследователи сравнили данные BAMS новорожденного, поступившего в отделение интенсивной терапии, с показаниями клинических мониторов, одобренных американскимУправлением по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA).
У новорожденных и детей сердечно-сосудистые и желудочно-кишечные проблемы являются основными причинами смерти в первые 5 лет жизни. Использование систем непрерывного мониторинга помогает принимать клинические решения. Современные больничные системы используют датчики, кабели и проволоки, подключенные к мониторам. Однако, к счастью, достижения биоинженерии привели к разработке беспроводных датчиков с кожным интерфейсом для одновременного приема сигналов различных классов.
Цифровые стетоскопы, в том числе носимые, могут предоставлять (дополнительную) информацию о непроходимости дыхательных путей, перистальтике кишечника, сердечной деятельности и посторонних звуках в легких. Но они не могут использоваться для непрерывного мониторинга из-за некоторых ограничений, и, следовательно, клиническое применение звука тела обычно осуществляется путем периодических измерений.
В настоящем исследовании были представлены беспроводные системы BAMS для непрерывного физиологического мониторинга. Система BAMS может улавливать широкий спектр сигналов, от медленных колебаний (около 0,01 Гц) до высокочастотных звуков тела (до 1 кГц). Бережное прилегание устройства к яремной ямке позволяет одновременно измерять звуки дыхания и сердца.
Размещение устройств, синхронизированных по времени, на брюшной полости может обеспечить пространственно-временной мониторинг желудочно-кишечных шумов. В усовершенствованной реализации 13 устройств могут быть размещены в целевых зонах задней и передней части грудной клетки для мониторинга состояния легких, прогрессирования заболевания и реабилитации. Это (усовершенствованное) решение может быть применено к пациентам любого возраста, включая новорожденных, поступающих в отделение интенсивной терапии новорожденных.
Устройство BAMS включает микрофоны, обращенные к телу и окружающей среде, инерциальный измерительный блок, флэш-память, антенну для беспроводной зарядки и стандартную низкоэнергетическую систему Bluetooth на кристалле, установленную на печатной плате. Микрофоны улавливают звук с двух направлений, а адаптивный алгоритм фильтрации сводит к минимуму влияние звуков тела на окружающие звуки и наоборот.
Система BAMS может использоваться в повседневной жизни, позволяя отслеживать стандартные параметры (частоту дыхания, пульса) и вегетативные показатели, такие как кардиореспираторное взаимодействие, глотание и вариабельность сердечного ритма (ВСР). Система может работать при различных видах деятельности, таких как сон и физические упражнения. Кроме того, исследователи сравнили данные BAMS новорожденного, поступившего в отделение интенсивной терапии, с показаниями клинических мониторов, одобренных американскимУправлением по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA).
Новые датчики заменят десятки аппаратов
18 ноября 2023
Интенсивность звука и интервал дыхания, определяемые устройством BAMS, коррелируют с паузами в дыхании и скоростью воздушного потока. Кроме того, устройство продемонстрировало надежный мониторинг частоты сердечных сокращений, звуков дыхания и других параметров в течение длительного периода (3 часов) у группы из 5 новорожденных, поступивших в отделение интенсивной терапии. Звуки дыхания хорошо согласуются с движениями грудной клетки и данными плетизмографии индуктивности дыхания и температурой носа.
Дальнейшие анализы показали, что звуки, издаваемые кишечником, регистрируемые устройствами BAMS, коррелируют с электромиографическими сигналами из брюшной полости взрослого человека. Кроме того, исследователи использовали 13 устройств, установленных на 35 пациентах с хроническими заболеваниями легких и 20 здоровых людях. Данные, полученные от здорового человека, показали схожее распределение интенсивности звука, движения грудной стенки и частоты звука с правой и левой сторон тела.
Аналогичные измерения у пациентов с хирургическими резекциями легких и хроническими заболеваниями легких отражали их состояние. У одного участника операции по резекции левой верхней доли и правой нижней и верхнедолевой долей было выявлено снижение функции легких в удаленных долях, что привело к снижению интенсивности звука и скорости воздушного потока.
Сравнительный анализ данных, полученных от здоровых людей и пациентов с хроническими заболеваниями легких, выявил важность объема воздушного потока, частоты звука и скорости воздушного потока в диагностике рестриктивных и обструктивных заболеваний легких. Эти результаты основывались на данных устройств BAMS, размещенных в (нижней и верхней) задней областях грудной клетки и яремной ямке, с раздельными измерениями скорости воздушного потока и объема потока с помощью пикового расходомера.
Мощность звука может быть дополнительно рассчитана путем интегрирования интенсивности звука во времени. Эти параметры могут помочь в отслеживании прогрессирования заболевания и реакции на лечение. Измерение объема воздуха и скорости воздушного потока также может облегчить мониторинг индекса Тиффно-Пинелли. Интенсивность звука в яремной ямке была выше у здоровых участников со средней интенсивностью 54 дБ, чем у пациентов с хроническими заболеваниями легких.
Однако средняя интенсивность составила 38 дБ у пациентов с хроническими заболеваниями легких без резекции легкого, 36 дБ у пациентов с резекцией правой верхней части легкого и 30 дБ у пациентов с резекцией левой верхней части легкого. Частота выдоха в правом верхнем заднем отделе составила 219 Гц у здоровых участников и 256 Гц у пациентов с хроническими заболеваниями легких. Дальнейшие анализы в разных отделах легких выявили разительные различия между пациентами с хроническими заболеваниями легких и здоровыми испытуемыми.
В исследовании была представлена технология одновременного измерения звуков и движений тела в качестве источника физиологических сигналов, применимая как в домашних условиях, так и в больнице. Многочисленные исследования характеристик и сравнительные измерения подтвердили точность системы BAMS. В целом, сочетание пары микрофонов, алгоритма разделения звука, синхронизированных по времени операций и компактной формы с кожным интерфейсом создает уникальные возможности для (непрерывного) мониторинга состояния пациента.
Источник: Nature Medicine
Дальнейшие анализы показали, что звуки, издаваемые кишечником, регистрируемые устройствами BAMS, коррелируют с электромиографическими сигналами из брюшной полости взрослого человека. Кроме того, исследователи использовали 13 устройств, установленных на 35 пациентах с хроническими заболеваниями легких и 20 здоровых людях. Данные, полученные от здорового человека, показали схожее распределение интенсивности звука, движения грудной стенки и частоты звука с правой и левой сторон тела.
Аналогичные измерения у пациентов с хирургическими резекциями легких и хроническими заболеваниями легких отражали их состояние. У одного участника операции по резекции левой верхней доли и правой нижней и верхнедолевой долей было выявлено снижение функции легких в удаленных долях, что привело к снижению интенсивности звука и скорости воздушного потока.
Сравнительный анализ данных, полученных от здоровых людей и пациентов с хроническими заболеваниями легких, выявил важность объема воздушного потока, частоты звука и скорости воздушного потока в диагностике рестриктивных и обструктивных заболеваний легких. Эти результаты основывались на данных устройств BAMS, размещенных в (нижней и верхней) задней областях грудной клетки и яремной ямке, с раздельными измерениями скорости воздушного потока и объема потока с помощью пикового расходомера.
Мощность звука может быть дополнительно рассчитана путем интегрирования интенсивности звука во времени. Эти параметры могут помочь в отслеживании прогрессирования заболевания и реакции на лечение. Измерение объема воздуха и скорости воздушного потока также может облегчить мониторинг индекса Тиффно-Пинелли. Интенсивность звука в яремной ямке была выше у здоровых участников со средней интенсивностью 54 дБ, чем у пациентов с хроническими заболеваниями легких.
Однако средняя интенсивность составила 38 дБ у пациентов с хроническими заболеваниями легких без резекции легкого, 36 дБ у пациентов с резекцией правой верхней части легкого и 30 дБ у пациентов с резекцией левой верхней части легкого. Частота выдоха в правом верхнем заднем отделе составила 219 Гц у здоровых участников и 256 Гц у пациентов с хроническими заболеваниями легких. Дальнейшие анализы в разных отделах легких выявили разительные различия между пациентами с хроническими заболеваниями легких и здоровыми испытуемыми.
В исследовании была представлена технология одновременного измерения звуков и движений тела в качестве источника физиологических сигналов, применимая как в домашних условиях, так и в больнице. Многочисленные исследования характеристик и сравнительные измерения подтвердили точность системы BAMS. В целом, сочетание пары микрофонов, алгоритма разделения звука, синхронизированных по времени операций и компактной формы с кожным интерфейсом создает уникальные возможности для (непрерывного) мониторинга состояния пациента.
Источник: Nature Medicine
