Hoe kun je op een zo minimaal invasieve manier de gezondheid van mensen monitoren, zonder dat ze daarvoor fysiek naar een dokter moeten? Daar zijn al heel wat oplossingen voor bedacht, maar een wearable die naar de geluiden luistert die je lichaam maakt, en die vervolgens analyseert en omzet in waardevolle gegevens over iemands gezondheid, dat is redelijk uniek. Toch is het precies dat wat onderzoekers van de Northwestern University ontwikkeld, en inmiddels ook al getest hebben.
Lichaamsgeluiden analyseren
Het is geen wearable zoals een polsband of smartwatch. Nee, als je de akoestische wearable ergens mee kunt vergelijken dan is dat misschien, en alleen uiterlijk, de slimme pleister. Want ook deze nieuwe health gadget wordt op de huid geplakt. Het apparaatje heeft onder andere twee geavanceerde microfoontjes waarmee de lichaamsgeluiden opgevangen worden.
Denk aan het geluid van stromende lucht in de longen en luchtpijp tijdens het in- en uitademen. Of het geluid dat voedsel maakt op zijn reis door het maagdarmkanaal. De microfoons zijn zo gevoelig dat ze lichaamsgeluiden opvangen die wij met het blote oor niet kunnen horen. Daarnaast is de wearable ook voorzien van accelometer sensoren. Die meten de versnelling, of vertraging, van bewegingen.
Realtime monitoring
“Momenteel zijn er geen bestaande methoden voor het continu monitoren en ruimtelijk in kaart brengen van lichaamsgeluiden thuis of in ziekenhuizen. Artsen moeten een conventionele of digitale stethoscoop op verschillende delen van de borst en rug plaatsen om punt voor punt naar de longen te luisteren. In nauwe samenwerking met onze klinische teams hebben we een nieuwe strategie willen ontwikkelen voor het continu monitoren van patiënten in realtime en zonder de beperkingen die gepaard gaan met rigide, bekabelde, omvangrijke technologie”, zegt John A. Rogers van Northwestern. Hij is een pionier op het gebied van de bio-elektronica en gaf leiding aan de ontwikkeling van het apparaat.
“Het idee achter deze apparaten is om zeer nauwkeurige, continue monitoring van de gezondheid van patiënten te bieden en vervolgens klinische beslissingen te nemen in de klinieken of wanneer patiënten worden opgenomen in het ziekenhuis of aan beademingsapparatuur worden aangesloten”, zegt dr. Ankit Bharat, een thoracaal chirurg bij Northwestern. Door lichaamsgeluiden op te vangen en die te correleren met lichaamsprocessen, brengen de apparaten ruimtelijk in kaart hoe lucht in, door en uit de longen stroomt of hoe het hartritme verandert in verschillende rust- en actieve toestande. Maar ook hoe voedsel, gas en vloeistoffen zich door het lichaam van de patiënt bewegen.
Met succes getest bij prematuren
Inmiddels zijn ook de eerste tests met deze wearables al uitgevoerd. Daarbij richtten de onderzoekers zich op kwetsbare patiëntgroepen, te beginnen bij premature baby's op de neonatale intensive care (NICU). Prematuren die voor of in het vroegste stadium van het derde trimester van de zwangerschap geboren zijn, kunnen vaak nog niet zelfstandig ademen. Het monitoren van deze op de NICU vertoevende baby's is van uitermate groot belang omdat deze prematuren een grotere kans hebben op het ontwikkelen van longproblemen en andere ademhalingscomplicaties.
In onderzoeken uitgevoerd in het Montreal Children’s Hospital werden de akoestische wearables bij baby's geplaatst. Dat gebeurde net onder de suprasternale inkeping aan de basis van de keel. De wearables detecteerden met succes de aanwezigheid van luchtstroom en borstbewegingen en konden de mate van luchtstroom obstructie met hoge betrouwbaarheid inschatten, waardoor identificatie en classificatie van alle apneu-subtypes mogelijk werd. In onderstaande video is te horen hoe duidelijk de akoestische wearable ademhalingsgeluiden opvangt, zelfs als de baby huilt.
Plaatsing wearable
“Wanneer het op de suprasternale inkeping wordt geplaatst, zou het verbeterde vermogen om apneus te detecteren en te classificeren kunnen leiden tot meer gerichte en gepersonaliseerde zorg, betere resultaten en een kortere duur van ziekenhuisopname en kosten. Wanneer geplaatst op de rechter- en linkerborst van ernstig zieke baby's, kan de realtime feedback die wordt verzonden wanneer de luchttoevoer aan de ene kant ten opzichte van de andere wordt verminderd, artsen onmiddellijk waarschuwen voor een mogelijke pathologie die onmiddellijke interventie noodzakelijk maakt", aldus dr. Wissam Shalish, neonatoloog bij het Montreal Children’s Hospital.
In het onderzoek droegen premature baby's sensoren voor het monitoren van lichaamsgeluiden op vier locaties in hun buik. De eerste resultaten kwamen overeen met metingen van de darmmotiliteit bij volwassenen met behulp van op draad gebaseerde systemen, wat de huidige zorgstandaard is.
Foto en video credits: Northwestern University
