Исследователи из Университета штата Огайо создали первый носимый датчик, предназначенный для обнаружения и мониторинга мышечной атрофии.
Состояние, связанное с потерей массы и силы скелетных мышц, мышечная атрофия может возникать по разным причинам, но обычно является побочным эффектом дегенеративного заболевания, старения или неиспользования мышц.
В то время как врачи в настоящее время полагаются на МРТ, чтобы оценить, ухудшились ли размер и объем мышц пациента, частое тестирование может быть трудоемким и дорогостоящим.
Однако новое исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions по биомедицинской инженерии предполагает, что электромагнитный датчик, сделанный из проводящих «электронных проводов», может быть использован в качестве альтернативы частому МРТ-мониторингу.
Чтобы проверить свою работу, исследователи сделали 3D-печатные формы конечностей и наполнили их говяжьим фаршем, чтобы имитировать икроножную ткань человека среднего размера. Их результаты показали, что они смогли продемонстрировать, что датчик может измерять небольшие объемные изменения общего размера конечности и отслеживать потерю мышечной массы до 51%.
В идеале предлагаемый нами датчик мог бы использоваться поставщиками медицинских услуг для более индивидуальной реализации планов лечения пациентов и снижения нагрузки на самих пациентов».
Аллианна Райс, ведущий автор исследования и аспирант в области электротехники и вычислительной техники в Университете штата Огайо.
Первый известный подход к мониторингу мышечной атрофии с помощью носимого устройства, исследование основано на предыдущей работе Райс по созданию датчиков здоровья для НАСА. Космическое агентство заинтересовано в контроле за здоровьем астронавтов различными способами, так как длительное пребывание в космосе часто может иметь неблагоприятные последствия для организма человека.
Incinerator for governmental organizations, non-profit organizations, international contractors, logistics organizations, military, pet cremation business owners, etc. including war zone like Iraq, Afghanistan, Somalia, South Sudan.
Исследователи потратили десятилетия, пытаясь понять эти эффекты и бороться с ними, и это исследование было вдохновлено целью найти решения проблем со здоровьем, с которыми сталкиваются космонавты.
Например, хотя ученые знают, что даже члены экипажа во время коротких космических полетов могут испытывать потерю мышечной массы и плотности костей до 20%, данных о влиянии пребывания в космосе в течение гораздо более длительных миссий на их тела не так много. , — говорит Райс.
«Наш датчик — это то, что космонавт в долгосрочной миссии или пациент дома могут использовать для отслеживания состояния своего здоровья без помощи медицинского работника», — сказала она.
Но создать носимое устройство, способное точно измерять мельчайшие изменения мышц человеческого тела, легче сказать, чем сделать. Райс и соавтор Асиминия Киурти, профессор электротехники и вычислительной техники в штате Огайо, разработали устройство, работающее с использованием двух катушек, одной передающей и одной принимающей, и составного проводника из электронных нитей, которые проходят по ткани в виде отдельных зигзагообразный узор.
Хотя конечный продукт выглядит как манжета для измерения артериального давления, Райс сказала, что изначально было непросто найти конструкцию, которая позволяла бы вносить широкий спектр модификаций размера петли датчика, чтобы она подходила для большей части тела. население. .
«Когда мы впервые придумали датчик, мы не понимали, что нам понадобится эластичный материал, пока не поняли, что конечности человека будут меняться», — сказала она. «Нам нужен датчик, который может смещаться и изгибаться, но он также должен соответствовать требованиям».
После некоторых проб и ошибок они обнаружили, что, хотя прямолинейная строчка ограничивает растяжение рукава, зигзагообразный узор идеально подходит для его усиления. Эта же новая модель является причиной того, что датчик можно масштабировать на нескольких разных частях тела или даже в нескольких местах на одной и той же конечности.
Хотя до внедрения носимых устройств еще далеко, в исследовании отмечается, что следующим важным шагом, скорее всего, будет подключение устройства к мобильному приложению, которое можно будет использовать для записи и предоставления информации о здоровье непосредственно поставщикам медицинских услуг.
И чтобы улучшить жизнь будущих пациентов на Земле и в космосе, Райс рада объединить датчик с другими типами устройств для обнаружения и мониторинга состояния здоровья, такими как инструмент для обнаружения потери костной массы.
«В будущем мы хотели бы интегрировать в наши носимые устройства больше датчиков и еще больше возможностей», — сказала Райс.
Эта работа была поддержана НАСА.
Источник:
Ссылка на журнал:
Райс, А. и Киурти, А., (2023) Проводной расширяемый проводящий датчик для носимого мониторинга мышечной атрофии. IEEE Transactions по биомедицинской инженерии. doi.org/10.1109/TBME.2023.3248959.
