O monitoramento remoto é menos estressante para crianças com apnéia

Editorial de fatos médicos / Janine Padding 24 de novembro de 2021 – 09:05

Como câmeras infravermelhas, algoritmos inteligentes e uma chupeta inteligente podem ajudar bebês prematuros.

Apnéia, uma parada repentina na respiração, afeta adultos e crianças. Afeta principalmente bebês prematuros, cujo sistema respiratório ainda não está totalmente desenvolvido. Em colaboração com Máxima MC e Philips, a pesquisadora Ilde Lorato, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, desenvolveu um novo método para monitorar apneia em crianças sem causar danos desnecessários. A nova abordagem usa câmeras infravermelhas, software de processamento de imagem e até mesmo uma chupeta inteligente. Lorato defenderá sua pesquisa de doutorado na sexta-feira, 19 de novembro.

A apnéia, um distúrbio em que a respiração para por 10 segundos ou mais, é um problema comum em adultos enquanto dormem. Mas a apnéia também é comum em crianças. Quase todos os bebês prematuros com menos de trinta semanas de idade ou que pesem menos de um quilo o têm.

“A apnéia em bebês prematuros pode causar problemas sérios, especialmente se durar mais de 20 segundos”, diz ele. Eldi LoratoPesquisador do departamento sistemas eletrônicos Do Departamento de Engenharia Elétrica.

Peter Andreessen, neonatologista da Máxima MC (MMC), acrescenta: “A apneia em prematuros está associada, entre outras coisas, à paralisia cerebral ou ao comprometimento do neurodesenvolvimento mais tarde na vida. Portanto, é muito importante que possamos monitorar esses bebês. para que possamos intervir imediatamente, se necessário. ”

A apnéia em bebês prematuros pode ser tratada com estimulação tátil (massagem, tapinhas, pressão, carícias, etc.) ou dando aos bebês mais oxigênio ou cafeína.

Experiências hospitalares

Os bebês prematuros são atendidos nas chamadas unidades de terapia intensiva neonatal (UTIN), onde a respiração é monitorada por meio dos mesmos eletrodos que também medem a atividade cardíaca. “No entanto, essa solução não é a ideal, porque os eletrodos não detectam muito bem a apnéia”, diz Lorato.

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Além disso, a pele dos bebês prematuros é muito sensível. Ele pode ser facilmente irritado ou danificado pelo uso de eletrodos pegajosos. Portanto, buscamos alternativas que causassem menos desconforto a essas crianças vulneráveis, como as câmeras ”.

No entanto, o uso de câmeras em um contexto clínico não é isento de problemas, especialmente se você também deseja monitorar pacientes à noite, quando a luz é insuficiente. Além disso, as crianças tendem a se mover muito, o que leva a ruídos indesejados nos dados. E então, é claro, há a questão da privacidade e do custo.

“Por isso, foi muito importante testar nossa solução no hospital. Só então você saberá se ela realmente funciona em um ambiente complexo”, diz Lorato. Isso é exatamente o que o pesquisador italiano fez.

imagem térmica

Graças à boa colaboração entre a TU / e, a Philips e a Máxima MC dentro da e / MTIC, pude realizar testes práticos na Unidade de Tratamento Intermediário Neonatal do MMC. Lá, ela usou três câmeras infravermelhas de baixa resolução para rastrear quinze bebês, cada um sugando em uma cama aberta por três horas.

Esta imagem mostra como algoritmos inteligentes podem visualizar o movimento e o fluxo da respiração (combinados ou separados) em uma imagem infravermelha (esquerda). Os sinais são então traduzidos em frequência respiratória (FR). Isso permite detectar uma possível apneia. As duas frequências derivadas do vídeo correspondem à frequência de referência (direita). (Clique na imagem para o vídeo do YouTube)

Escolhemos os termovisores porque eles também funcionam na escuridão total. As câmeras infravermelhas também mostram o movimento da respiração e do fluxo. A resolução mais baixa também significa que é mais barato e a privacidade é melhor garantida. ”Em seguida, usamos imagens infravermelhas para desenvolver uma série de novos algoritmos de processamento de imagem que poderiam detectar apneia.

“Nossos algoritmos são capazes de reconhecer automaticamente pixels que contêm dados de respiração. Eles funcionam mesmo sem primeiro identificar partes relevantes do corpo ou rosto, o que é um desafio para crianças pequenas em um ambiente hospitalar e com imagens de baixa resolução. Com algumas modificações, eles também podem ser usados ​​quando as crianças estão em movimento.

pirulito inteligente

Durante sua pesquisa no hospital, Lorato fez uma descoberta interessante. Ela viu que chupar chupeta causava movimentos como respirar. Isso, é claro, distorceu os resultados do teste. É por isso que ela teve a ideia de usar uma chupeta inteligente que registra os movimentos de sucção. Pode ser facilmente distinguido da respiração.

Lorato e MMC estão satisfeitos com os resultados, porque eles mostram que você pode monitorar a respiração de bebês prematuros com várias câmeras infravermelhas de baixo custo. Esperançosamente, isso removerá os eletrodos irritantes de algumas crianças. A pesquisa de Lorato já resultou em dois pedidos de patente (um para a chupeta e outro para o algoritmo). No entanto, ainda há um longo caminho a percorrer antes que esses tipos de câmeras se tornem uma visão comum nas unidades de terapia intensiva neonatal.

Lorato: “As câmeras infravermelhas não conseguem ver através da parede de uma incubadora, então se você quiser monitorar bebês em uma incubadora, você tem que colocar as câmeras na incubadora. Além disso, nossos vídeos não têm imagens de apneia real. Tivemos que simular isso. Editando o material de vídeo disponível. Portanto, ainda há algum trabalho a ser feito. ”

O estudo de acompanhamento será realizado dentro de UMOSAprojeto por Sander Stoijk, o primeiro professor orientador do projeto de doutorado de Lorato. Este projeto também está procurando outras aplicações de imagens térmicas, por exemplo, para apneia do sono em adultos. Na Máxima MC, um novo aluno de doutorado irá artistaUm projeto para buscar o desenvolvimento de técnicas de monitoramento menos invasivas para bebês prematuros.

Eldi Lorato defende sua tese Monitoramento de respiração por vídeo: em direção à detecção remota de apnéia na Clinici Em 19 de novembro na TU / e. Supervisionado por Gerard de Haan, Sander Stoijk e Carola van Poel.

Esta pesquisa foi realizada em Centro de Inovação Medtech Eindhoven (e / mtic) e Centro de Tecnologia de Cuidados e Tratamento de Eindhoven (C3Te). Ambos os centros buscam inovação em saúde em estreita colaboração entre a TU / e, hospitais e a comunidade empresarial.

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