Forscher der Ohio State College haben den ersten tragbaren Sensor hergestellt, der zur Erkennung und Überwachung von Muskelatrophie entwickelt wurde.
Muskelatrophie ist ein Zustand, der mit dem Verlust von Skelettmuskelmasse und -stärke einhergeht, und kann aus verschiedenen Gründen auftreten, ist aber typischerweise eine Nebenwirkung von degenerativen Erkrankungen, Alterung oder Muskelstillstand.
Während sich Ärzte derzeit auf die MRT verlassen, um festzustellen, ob sich Muskelgröße und -volumen eines Patienten verschlechtert haben, können häufige Assessments zeitaufwändig und kostspielig sein.
Allerdings ist diese neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht IEEE-Transaktionen zur Biomedizinischen Technik schlägt vor, dass ein elektromagnetischer Sensor aus leitfähigen „E-Fäden“ als Choice zur häufigen Überwachung mit MRT verwendet werden könnte.
Um ihre Arbeit zu validieren, stellten die Forscher 3-d-gedruckte Gliedmaßenformen her und füllten sie mit Hackfleisch, um das Wadengewebe eines durchschnittlich großen menschlichen Probanden zu simulieren. Ihre Ergebnisse zeigten, dass sie nachweisen konnten, dass der Sensor kleine Volumenänderungen der gesamten Gliedmaßengröße messen und einen Muskelverlust von bis zu 51 % überwachen konnte.
„Idealerweise könnte unser vorgeschlagener Sensor von Gesundheitsdienstleistern verwendet werden, um Behandlungspläne für Patienten persönlicher umzusetzen und den Patienten selbst weniger zu belasten“, sagte Allyanna Rice, Hauptautorin der Studie und Absolventin der Elektro- und Elektrotechnik Informatik an der Ohio State College.
Die Studie ist der erste bekannte Ansatz zur Überwachung der Muskelatrophie mit einem tragbaren Gerät und baut auf Rice’s früherer Arbeit bei der Entwicklung von Gesundheitssensoren für die NASA auf. Die Weltraumbehörde ist daran interessiert, die Gesundheit von Astronauten auf vielfältige Weise zu überwachen, da ein langer Aufenthalt im Weltraum oft nachteilige Auswirkungen auf den menschlichen Körper haben kann.
Forscher haben Jahrzehnte damit verbracht, diese Auswirkungen zu verstehen und zu bekämpfen, und diese Studie wurde von dem Ziel inspiriert, Lösungen für Gesundheitsprobleme zu finden, mit denen Astronauten konfrontiert sind.
Während Wissenschaftler beispielsweise wissen, dass selbst Besatzungsmitglieder bei kurzen Raumflügen bis zu 20 % an Muskelmasse und Knochendichte verlieren können, gibt es nicht viele Daten darüber, welche Auswirkungen das Leben im Weltraum für viel längere Missionen auf ihren Körper haben könnte. sagte Reis.
„Unser Sensor ist etwas, das ein Astronaut auf einer langen Project oder ein Affected person zu Hause verwenden könnte, um seine Gesundheit ohne die Hilfe eines Arztes im Auge zu behalten“, sagte sie.
Aber die Entwicklung eines tragbaren Geräts, das winzige Muskelveränderungen im menschlichen Körper genau messen kann, ist leichter gesagt als getan. Rice und ihre Co-Autorin Asiminia Kiourti, Professorin für Elektrotechnik und Computertechnik an der Ohio State, entwarfen das Gerät so, dass es mit zwei Spulen, einer zum Senden und einer zum Empfangen, sowie einem Leiter aus E-Threads funktioniert in einem deutlichen Zick-Zack-Muster über den Stoff laufen.
Obwohl das Endprodukt einer Blutdruckmanschette ähnelt, warfare es laut Rice ursprünglich eine Herausforderung, ein Muster zu finden, das eine Vielzahl von Änderungen an der Größe der Sensorschleife zulässt, damit es für einen großen Teil der Bevölkerung geeignet ist .
„Als wir den Sensor zum ersten Mal vorschlugen, warfare uns nicht klar, dass wir ein dehnbares Subject matter benötigen würden, bis wir feststellten, dass sich die Gliedmaßen der Individual verändern würden“, sagte sie. „Wir brauchen einen Sensor, der sich verändern und biegen kann, aber auch konform sein muss.“
Nach einigem Ausprobieren stellten sie fest, dass das Nähen in einer geraden Linie die Elastizität des Ärmels einschränken würde, ein Zick-Zack-Muster jedoch splendid warfare, um sie zu verstärken. Dasselbe neuartige Muster ist der Grund, warum der Sensor über mehrere verschiedene Körperteile oder sogar mehrere Stellen an derselben Extremität skalierbar sein kann.
Obwohl das Wearable noch Jahre von der Implementierung entfernt ist, stellt die Studie fest, dass der nächste große Sprung höchstwahrscheinlich darin bestehen würde, das Gerät mit einer mobilen App zu verbinden, die zur Aufzeichnung und direkten Übermittlung von Gesundheitsinformationen an Gesundheitsdienstleister verwendet werden könnte.
Und um das Leben zukünftiger Patienten sowohl auf der Erde als auch im Weltraum zu verbessern, freut sich Rice darauf, den Sensor mit anderen Arten von Geräten zur Erkennung und Überwachung von Gesundheitsproblemen zu kombinieren, beispielsweise mit einem Werkzeug zur Erkennung von Knochenschwund.
„In Zukunft möchten wir mehr Sensoren und noch mehr Funktionen in unser Wearable integrieren“, sagte Rice.
Diese Arbeit wurde von der NASA unterstützt.