Ohio State lanceert eerste draagbare sensor voor realtime monitoring van spieratrofie

De Ohio State University, Columbus, OH

De voorgestelde sensor is bedoeld om patiënten die lijden aan spieratrofie te helpen veranderingen in hun gezondheid op een gemakkelijkere manier te monitoren. (Afbeeldingen:Getty Images)

Onderzoekers van de Ohio State University hebben de eerste draagbare sensor ontwikkeld die is ontworpen om spieratrofie te detecteren en te monitoren.

Spieratrofie, een aandoening die gepaard gaat met verlies van skeletspiermassa en -kracht, kan om verschillende redenen optreden, maar is doorgaans een bijwerking van degeneratieve ziekten, veroudering of niet-gebruik van de spieren.

Terwijl artsen momenteel afhankelijk zijn van MRI om te beoordelen of de spieromvang en het spiervolume van een patiënt zijn verslechterd, kunnen frequente tests tijdrovend en kostbaar zijn.

Deze nieuwe studie is echter gepubliceerd in het tijdschrift IEEE Transactions on Biomedical Engineering suggereert dat een elektromagnetische sensor gemaakt van geleidende “e-threads” gebruikt zou kunnen worden als alternatief voor frequente monitoring met behulp van MRI.

Om hun werk te valideren, vervaardigden onderzoekers 3D-geprinte ledematenmallen en vulden ze met rundergehakt om het kuitweefsel van een mens van gemiddelde grootte te simuleren. Uit hun bevindingen bleek dat ze konden aantonen dat de sensor kleinschalige volumeveranderingen in de totale omvang van de ledematen kon meten en spierverlies tot 51 procent kon monitoren.

“In het ideale geval zou onze voorgestelde sensor door zorgverleners kunnen worden gebruikt om behandelplannen voor patiënten persoonlijker te implementeren en de patiënt zelf minder te belasten”, zegt Allyanna Rice, hoofdauteur van het onderzoek en afgestudeerd fellow in elektrische en computertechniek aan de Ohio State University.

De eerste bekende benadering voor het monitoren van spieratrofie met behulp van een draagbaar apparaat, bouwt voort op Rice's eerdere werk bij het creëren van gezondheidssensoren voor NASA. De ruimtevaartorganisatie is op verschillende manieren geïnteresseerd in het monitoren van de gezondheid van astronauten, omdat het doorbrengen van grote hoeveelheden tijd in de ruimte vaak schadelijke gevolgen kan hebben voor het menselijk lichaam.

Onderzoekers hebben tientallen jaren geprobeerd deze effecten te begrijpen en te bestrijden, en deze studie werd geïnspireerd door het doel om oplossingen te vinden voor de gezondheidsproblemen waarmee astronauten worden geconfronteerd.

Hoewel wetenschappers bijvoorbeeld weten dat zelfs bemanningsleden op korte ruimtevluchten tot 20 procent verlies aan spiermassa en botdichtheid kunnen ervaren, zijn er niet veel gegevens over welk effect het leven in de ruimte gedurende veel langere missies op hun lichaam zou kunnen hebben, zei Rice.

“Onze sensor is iets dat een astronaut op een lange missie of een patiënt thuis zou kunnen gebruiken om zijn gezondheid in de gaten te houden zonder de hulp van een medische professional”, zei ze.

Maar het creëren van een draagbaar apparaat dat in staat is om minieme spierveranderingen in het menselijk lichaam nauwkeurig te meten, is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Rice en haar co-auteur Asimina Kiourti, een professor in elektrische en computertechniek aan de Ohio State, ontwierpen het apparaat om te werken door gebruik te maken van twee spoelen, één die zendt en één die ontvangt, evenals een geleider gemaakt van e-draden die in een duidelijk zigzagpatroon langs de stof lopen.

Hoewel het eindproduct lijkt op een bloeddrukmanchet, zei Rice dat het oorspronkelijk een uitdaging was om een patroon te vinden dat een breed scala aan veranderingen in de grootte van de lus van de sensor mogelijk zou maken, zodat deze geschikt zou zijn voor een groot deel van de patiëntenpopulatie.

“Toen we de sensor voor het eerst voorstelden, realiseerden we ons niet dat we rekbaar materiaal nodig hadden, totdat we ons realiseerden dat de ledematen van de persoon zouden veranderen”, zei ze. “We hebben een sensor nodig die kan veranderen en buigen, maar die ook conform moet zijn.”

Na wat vallen en opstaan ontdekten ze dat hoewel naaien in een rechte lijn de elasticiteit van de mouw zou beperken, een zigzagpatroon ideaal was om deze te versterken. Ditzelfde nieuwe patroon is de reden dat de sensor schaalbaar kan zijn over meerdere verschillende lichaamsdelen of zelfs over meerdere locaties op hetzelfde ledemaat.

Hoewel de wearable nog jaren verwijderd is van implementatie, merkt het onderzoek op dat de volgende grote stap hoogstwaarschijnlijk zou zijn om het apparaat te verbinden met een mobiele app, een app die gebruikt zou kunnen worden om gezondheidsinformatie vast te leggen en rechtstreeks aan zorgverleners te leveren.

En om het leven van toekomstige patiënten, zowel op aarde als in de ruimte, te verbeteren, kijkt Rice ernaar uit om de sensor te combineren met andere soorten apparaten voor het detecteren en monitoren van gezondheidsproblemen, zoals een hulpmiddel voor het detecteren van botverlies.

“In de toekomst willen we graag meer sensoren en nog meer mogelijkheden integreren met onze wearables”, aldus Rice. Dit werk werd ondersteund door NASA.

Neem voor meer informatie contact op met Tatyana Woodall op Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien..