Первый носимый датчик здоровья для мониторинга атрофии мышц.

Исследователи из Университета штата Огайо изготовили 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 занимать много времени и быть дорогостоящим.

Тем не менее, это новое исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering, предполагает, что электромагнитный датчик, сделанный из проводящих «электронных нитей», может использоваться в качестве альтернативы частому мониторингу с помощью МРТ.

Чтобы проверить свою работу, исследователи изготовили 3D-печатные формы конечностей и наполнили их говяжьим фаршем, чтобы имитировать ткань теленка 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 создания меньшей нагрузки на самих пациентов», — сказала Аллианна Райс, ведущий автор исследования и аспирант в области электротехники и электротехники. компьютерной инженерии 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 мониторинге здоровья астронавтов различными способами, поскольку пребывание в космосе большого количества времени часто может иметь пагубные последствия для организма человека.

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 потерять до 20% мышечной массы и плотности костей, данных о том, какое влияние на их тела может оказать жизнь в космосе во время более длительных миссий, не так много. – сказала Райс.

«Наш датчик — это то, что астронавт в длительной миссии или пациент дома могут использовать для отслеживания 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 ее соавтор Асиминия Киурти, профессор электротехники и вычислительной техники в штате Огайо, разработали устройство, работающее за счет использования двух катушек, одной для передачи и одной для приема, а также проводника, сделанного из электронных нитей, которые бегут по ткани отчетливым зигзагообразным узором.

Хотя конечный продукт напоминает манжету для измерения артериального давления, Райс сказала, что изначально было непросто найти модель, которая позволяла бы вносить широкий спектр изменений в размер петли датчика, чтобы он мог подходить для большой части населения.

«Когда мы впервые предложили датчик, мы не понимали, что нам понадобится растягивающийся материал, пока не поняли, что конечности человека будут меняться», — сказала она. «Нам нужен датчик, который может изменяться и изгибаться, но он также должен быть конформным».

После некоторых проб и ошибок они обнаружили, что шитье по прямой линии ограничивает эластичность рукава, а зигзагообразный узор идеально подходит для ее усиления. Этот же новый шаблон является причиной того, что датчик можно масштабировать на несколько разных частей тела или даже на несколько мест на одной и той же конечности.

Хотя до реализации 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 доставки медицинской информации непосредственно поставщикам медицинских услуг.

И чтобы улучшить жизнь будущих пациентов как на Земле, так и в космосе, Райс надеется объединить датчик с другими видами устройств для обнаружения и мониторинга проблем со здоровьем , например, с инструментом для обнаружения потери костной массы.

«В будущем мы хотели бы интегрировать в наши носимые устройства больше датчиков и еще больше возможностей», — сказала Райс.