Clinical-grade-wearables bieten kontinuierliche überwachung für COVID-19

Obwohl es vielleicht verlockend sein, verlassen Sie sich auf Ihre fitness-tracker zu fangen frühe Anzeichen von COVID-19, Northwestern University-Forscher warnen, dass Verbraucher wearables sind nicht anspruchsvoll genug, um zu überwachen, die komplizierte Krankheit.

Das Northwestern-team, geführt von bioelectronics-Pionier John A. Rogers, veröffentlicht eine Perspektive, die heute (1. Juli) in der Zeitschrift Science die Fortschritte, in denen Sie sich differenzieren zwischen populären consumer-Elektronik und clinical-grade-monitoring-Systeme.

Rogers co-Autor die Perspektive mit Dr. Shuai Xu, einer der Northwestern Medicine Hautarzt, und Hyoyoung Jeong, ein postdoctoral fellow in der Rogers-Labor.

„Nach Angaben der Zeitschrift der American Medical Association, die drei wichtigsten frühen Symptome für COVID-19 sind Fieber, Kurzatmigkeit und Husten,“ sagt Rogers. „Für eine tragbare Technologie, die Sie verfolgen möchten, die wichtigsten Symptome. Ein konventionelles tragbares Gerät, wie ein fitness-tracker, sitzt auf dem Handgelenk oder finger—nicht die anatomische Lage, die am wichtigsten für COVID-19.“

In diesem Frühjahr, die Rogers-Gruppe und Forscher bei Shirley Ryan AbilityLab eingeführt, eine neuartige wearable-Gerät und Daten-algorithmen, die speziell für fangen frühe Anzeichen und Symptome im Zusammenhang mit COVID-19 und zu überwachen Patienten, wie die Krankheit fortschreitet. Über die Größe einer Briefmarke, die weichen, flexiblen, drahtlosen Gerät sitzt direkt unter der suprasternalen Kerbe, die sichtbaren dip auf der Basis der Kehle—ein Idealer Ort für die überwachung der Gesundheit der Atemwege.

Mehr kürzlich, Rogers‘ team noch einen tragbaren, flexiblen Pulsoximeter paar mit der suprasternalen-mounted device. Dies ermöglicht es ärzten, um kontinuierlich zu überwachen für silent Hypoxie, einer oft asymptomatischen Funktion, gekennzeichnet durch die erschreckend niedrige Blut-Sauerstoff-Niveaus. Das hinzufügen dieser Funktion wird helfen, das Gerät und die zugehörigen algorithmen, geben ein vollständigeres Bild der Krankheit, den Ausbruch, Verlauf und ansprechen auf die Behandlung.

„Das Gerät misst sehr kleine Vibrationen auf der Haut und verfügt über einen integrierten Temperatur-sensor für Fieber,“ sagt Rogers. „Als Sie Husten und atmen, es zählt Husten, überwacht die Intensität von Husten und spürt Atemnot. Die Lage an der Kehle ist auch nah genug, um die Halsschlagader, die es können, Messung mechanischer Signaturen des Blutflusses, die überwachung der Herzfrequenz.“

„Dieses Sensorsystem Ziele die wichtigsten Symptome für COVID-19, mit dem Ziel zu identifizieren, die die Infektion früher in der Patienten,“ Xu sagte. „Es ist eine suite von klinisch-Grad-sensoren verpackt in einem kleinen Gerät. Und wenn es einmal um den Hals gelegt, die Menschen gar nicht bewusst, dass es da ist.“

Rogers ist der Louis Simpson und Kimberly Querrey Professor of Materials Science and Biomedical Engineering, Northwestern McCormick School of Engineering, professor der neurologischen Chirurgie an der Northwestern University Feinberg School of Medicine und Direktor des Querrey Simpson Institut für Bioelectronics (QSIB).

Xu ist ein Assistent professor für Dermatologie an der Feinberg und biomedizinische Technik an der McCormick. Er ist auch der medizinische Direktor von QSIB.

Unterschiede zwischen COVID-19-Patienten und gesunden Kontrollen

Seit dem Start des Geräts im April, das team hat es getestet auf 52 COVID-19-positive ärzte, Krankenschwestern, Reha-Spezialisten und Patienten bei Shirley Ryan AbilityLab und Northwestern Memorial Hospital. Das Gerät wurde getestet, sowohl im Krankenhaus und in der Heimat.

Aus diesen tests, Rogers und sein team gesammelt haben 3.000 Stunden der Daten, die weiterhin zu stärken, wird das Gerät von algorithmen. Schließlich ist die machine-learning-algorithmen wird klug genug zu unterscheiden, zwischen einem COVID wie Husten und weitere gutartige Husten durch Allergien, Erkältungen oder Trockenheit. Das team erwartet um zu testen, 500 Probanden bis Ende des Jahres.

„Wir sehen bereits klar wichtige Zeichen unterschieden werden gesammelt, indem der sensor zwischen den Patienten mit COVID-19 und gesunden Kontrollpersonen“, sagte Arun Jayaraman, ein Forscher assistant scientist bei Shirley Ryan AbilityLab, wer führt die Entwicklung von algorithmen. „Wir arbeiten gemeinsam an der Entwicklung prädiktiver algorithmen zur Erkennung der Erkrankung früher.“

Thorax-Chirurg zur Fernüberwachung von Patienten

Dr. Ankit Bharat, der Chef der Thorax-Chirurgie an der Northwestern Medizin durchgeführt, die die erste Doppel-Lungen-Transplantation auf eine COVID-19 Patienten in den Vereinigten Staaten, ist aktiv testen das Gerät auf seine Lungen-Patienten. Das Gerät drahtlos überträgt die Daten auf eine HIPAA-geschützten cloud, wo automatisierte algorithmen produzieren grafische Zusammenfassungen zugeschnitten ist, zu erleichtern ein schnelles, remote-überwachung. Dies ermöglicht Bharat weiterhin die überwachung seiner Patienten auch nach der Entlassung vom Krankenhaus.

„Es hat wertvolle Informationen über die einzelnen Patienten der Atemwege,“ Bharat sagte. „Wir hoffen, dass wie gewinnen wir die Erfahrungen mit diesem Gerät, es wird erheblich verbessern unsere Fähigkeit, zu überwachen Patienten aus der Ferne. Unter den Umständen der Pandemie -, remote monitoring-Funktionen, die Verbesserung der Effizienz in der medizinischen Versorgung bei gleichzeitiger Erhöhung der Schutz der Gesundheit Pflege Arbeiter gegen das virus.“

Weitere Forschungs-und Bereitstellung

Zur Beschleunigung der Herstellung und Bereitstellung, Rogers und Xu gestartete Technologie-startup Sonica Gesundheit, die auf intellectual property (IP) – gemeinsam entwickelt von der Northwestern und der Shirley Ryan AbilityLab. Die IP im Zusammenhang mit diesem Projekt wurde optioniert Nordwest-Innovation und New Ventures Office. Der Aufwand wird unterstützt von der Biomedical Advanced Research Bereitstellung Authority (BARDA), Teil des Amtes des stellvertretenden Sekretär für Bereitschaft und Antwort an der US-Department of Health and Human Services.

Sonica Gesundheit zuvor eine Partnerschaft mit BARDA für die Technologie konzentriert sich auf chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Nun hat sich die Partnerschaft erweitert, um den Fokus auf die frühzeitige Erkennung von COVID-19 und andere Infektionen der Atemwege in der high-risk-klinischen Populationen, in Zusammenarbeit mit anderen spinout von QSIB, Sibel Gesundheit, um die Pulsoximetrie-sensor.