Штат Огайо выпускает первый носимый датчик для мониторинга атрофии мышц в режиме реального времени

Университет штата Огайо, Колумбус, Огайо

Предлагаемый датчик призван помочь пациентам, страдающим мышечной атрофией, более удобным способом отслеживать изменения в своем здоровье. (Изображения:Getty Images)

Исследователи из Университета штата Огайо изготовили первый носимый датчик, предназначенный для обнаружения и мониторинга мышечной атрофии.

Мышечная атрофия, связанная с потерей массы и силы скелетных мышц, может возникать по разным причинам, но обычно является побочным эффектом дегенеративного заболевания, старения или неиспользования мышц.

Хотя в настоящее время врачи полагаются на МРТ, чтобы оценить, ухудшился ли размер и объем мышц пациента, частое тестирование может отнимать много времени и стоит дорого.

Однако это новое исследование опубликовано в журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering. предполагает, что электромагнитный датчик, сделанный из проводящих «электронных нитей», может быть использован в качестве альтернативы частому мониторингу с помощью МРТ.

Чтобы подтвердить свою работу, исследователи изготовили напечатанные на 3D-принтере 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 изменения объема общего размера конечностей и отслеживать потерю мышечной массы до 51 процента.

«В идеале предлагаемый нами датчик мог бы использоваться медицинскими работниками для более индивидуальной реализации планов лечения пациентов и уменьшения нагрузки на самих пациентов», — сказала Аллианна Райс, ведущий автор исследования и аспирант в области электротехники и компьютерной инженерии в Университете штата Огайо.

Это первый известный подход к мониторингу мышечной атрофии с использованием носимого устройства. Исследование основано на предыдущей работе Райс по созданию датчиков здоровья для НАСА. Космическое агентство заинтересовано в контроле за здоровьем космонавтов различными способами, поскольку пребывание большого количества времени в космосе зачастую может иметь пагубные последствия для организма человека.

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь понять и бороться с этими последствиями, и это исследование было вдохновлено целью найти решения проблем со здоровьем, с которыми сталкиваются астронавты.

Например, хотя ученые знают, что даже члены экипажа во время коротких космических полетов могут потерять до 20 процентов мышечной массы и плотности костей, существует не так много данных о том, какое влияние на их организм может оказать пребывание в космосе в ходе гораздо более длительных полетов, говорит 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 Азимина Киурти, профессор электротехники и вычислительной техники в штате Огайо, спроектировали устройство так, чтобы оно работало с использованием двух катушек:одной передающей, другой принимающей, а также проводника из электронных нитей, которые проходят по ткани отчетливым зигзагообразным узором.

Хотя конечный продукт напоминает манжету для измерения артериального давления, Райс сказала, что изначально было непросто найти модель, которая позволила бы широко изменять размер петли датчика, чтобы она могла подходить большой части пациентов.

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

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

Хотя до внедрения носимого устройства еще далеко, в исследовании отмечается, что следующим крупным шагом, скорее всего, станет подключение устройства к мобильному приложению, которое можно будет использовать для записи и доставки медицинской информации непосредственно поставщикам медицинских услуг.

А 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 больше датчиков и еще больше возможностей с нашими носимыми устройствами», — сказала Райс. Эта работа была поддержана НАСА.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Татьяной Вудалл по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.