Az új készülék valós idejű szoptatási adatokat kínál a szülők és az orvosok számára

Az új készülék valós idejű szoptatási adatokat kínál a szülők és az orvosok számára

Míg a szoptatás számos előnnyel jár az anya és babája számára, van egy nagy hátránya: hihetetlenül nehéz tudni, mennyi tejet fogyaszt a baba.

A szoptatás ösztönzése érdekében a Northwestern Egyetem mérnökeiből, neonatológusaiból és gyermekorvosaiból álló interdiszciplináris csapat kifejlesztett egy új, hordható eszközt, amely képes klinikai szintű, folyamatos nyomon követni az anyatejfogyasztást.

A diszkrét eszköz csendesen és kényelmesen körbeveszi a szoptató anya mellét szoptatás közben, és vezeték nélkül továbbítja az adatokat egy okostelefonra vagy táblagépre. Az anya ezután élő grafikus ábrázolást láthat arról, hogy a babája mennyi tejet fogyasztott el valós időben.

A bizonytalanság megszüntetésével a készülék nyugalmat biztosíthat a szülőknek baba első napjaiban és heteiben. Az új technológia különösen segíthet csökkenteni a szülők szorongását és javítani a sebezhető csecsemők táplálkozásának klinikai kezelését az újszülött intenzív osztályon (NICU).

A tanulmány szerdán (május 14-én) jelenik meg a folyóiratban.Természetgyógyászati ​​mérnöki tudomány. Pontosságának és gyakorlatiasságának biztosítása érdekében az eszközt több szinten is szigorú értékelésnek vetették alá, beleértve az elméleti modellezést, az asztali kísérleteket és a kórházba került újdonsült anyák csoportján végzett tesztelést.

"Régóta kihívást jelent a szülők és az egészségügyi szolgáltatók számára, hogy pontosan tudják, mennyi tejet kap a gyermek szoptatás közben" - mondta John A. Rogers, a Northwesterntől, az eszköz fejlesztésének vezetője. "Ez a technológia kiküszöböli ezt a bizonytalanságot, és kényelmes és megbízható módot biztosít a tejfelvétel valós idejű nyomon követésére, akár a kórházban, akár otthon."

Az a bizonytalanság, hogy a gyermek elegendő táplálékot kap-e, stresszt okozhat a családokban, különösen az intenzív osztályon koraszülött szoptató anyákban. Jelenleg csak nehézkes módszerek vannak annak mérésére, hogy a baba mennyi tejet fogyasztott el szoptatás közben, pl. B. A baba súlymérése etetés előtt és után. Arra számítunk, hogy ez az érzékelő jelentős előrelépést jelent a laktáció fenntartásában, csökkenti a családok stresszét, és növeli a klinikusok biztonságát, mivel a csecsemők előrehaladnak a szoptatás során, de továbbra is táplálkozási támogatásra van szükségük. A bizonytalanság csökkentése és a családok támogatása a szoptatási céljaik elérésében egészségesebb gyermekekhez, egészségesebb anyákhoz és egészségesebb közösségekhez vezet. "

Dr. Daniel Robinson, a Northwest Medicine neonatológusa és a vizsgálat munkatársa

Rogers a bioelektronika úttörője, Louis Simpson és Kimberly Querrey anyagtudományi és mérnöki, orvosbiológiai mérnöki és idegsebészeti professzora Northwesternben – ahol a McCormick School of Engineering-ben és a Feinberg School of Medicine-ben kapott kinevezéseket, valamint a Querrey Simpronics Institute for BioQSIQSimpronics (BioQSIQSimpronics) igazgatója. Robinson a Feinberg gyermekgyógyászati ​​docense és a chicagói Ann & Robert H. Lurie Gyermekkórház neonatológiai részlegének kezelőorvosa. Rogers és Robinson vezette a vizsgálatot Dr. Craig Garfield, a Feinberg gyermekgyógyász professzora és a Lurie Children's orvosa, valamint Dr. Jennifer Wicks, a Lurie Children's gyermekorvosa.

A QSIB három posztdoktori kutatója egyenlő mértékben járult hozzá a projekthez, akik mindegyike oktatói tag Koreában: Jiyhe Kim, az Ajou Egyetem adjunktusa vezette az eszköz tervezését és támogatta a klinikai vizsgálatokat. Seyong OH, a Hanyang Egyetem adjunktusa fejlesztette ki a vezeték nélküli elektronikát; és Jae-young Yoo, a Sungkyunkwan Egyetem adjunktusa adatelemzési módszereket fejlesztett ki. Kim és OH társszerzők Raudel Avilával, a Rice Egyetem gépészmérnöki adjunktusával és a Northwestern Ph.D.-vel. végzett, számítógépes modellezést vezetett.

Egy kielégítetlen szükséglet kezelése

A projekt négy évvel ezelőtt kezdődött, amikor a Lurie Children's csapatának neonatológusai és gyermekorvosai kritikus, kielégítetlen szükséglettel fordultak a Rogers csapathoz. Mivel a tej átadása anyáról a babára nem látható a szoptatás alatt, és a tej áramlása változó, szinte lehetetlen megtudni a baba pontos tejmennyiségét egyetlen alkalom alatt.

„Jelenleg nincs megbízható módszer annak megállapítására, hogy a babák mennyit esznek szoptatás közben” – mondta Wicks, aki háromgyermekes édesanya. "Egyes gyermekorvosok és szoptatási tanácsadók mérleg segítségével mérik le a babát etetés előtt és után, és ez a mérés megfelelő becslést ad a baba megivott tejmennyiségéről. Sajnos azonban a babaiskolák nem kicsik, és a legtöbb embernek nincs gyerekülése.

Egy másik lehetőség az anyák számára az anyatejet palackba pumpálni. Míg a cumisüvegből történő etetés pontos térfogatmérést és vizuális megerősítést biztosít, hogy a baba tejet fogyaszt, eltávolítja a bőr-bőr érintkezés előnyeit. A tej szivattyúzásának, tárolásának és kezelésének további lépései időigényesek, és még a bakteriális szennyeződés kockázatát is növelhetik.

"A szoptatásnak számos előnye van az anyatej cumisüveges táplálásához képest" - mondta Wicks. "Először is, ez a bőr-bőr kötődés előnyös mind a csecsemők, mind az anyák számára. Ezenkívül a tényleges szoptatás gyakran jobban serkenti a tejtermelést."

Bár más akadémiai kutatók és kis startup cégek is vizsgálták az anyatejjel és a táplálékkal kapcsolatos szempontok nyomon követését célzó technológiákat, kevés a szakértői értékelés.

"A tudományos irodalom áttekintése, valamint a gyermekorvosokkal és neonatológusokkal folytatott megbeszéléseink alapján nincs olyan klinikailag hitelesített technológia, amely ezt a fontos orvosi igényt kielégítené" - mondta Rogers. "A mi munkánk pótolja ezt a hiányt."

Helyezze be a megfelelő stratégiát

Rogers csapata korábban puha, rugalmas vezeték nélküli testérzékelőket fejlesztett ki az intenzív osztályon lévő csecsemők megfigyelésére, valamint hordható érzékelőket, amelyek nyomon követik a folyadékáramlás sönteken keresztül történő elvezetését, amelyeket általában a hydrocephalusban szenvedő betegek kezelésére használnak. Rogers és csapata a sebezhető populációkkal végzett munka során szerzett tapasztalattal és a folyadékáramlást mérő eszközök fejlesztésével együtt ideális jelöltek voltak a projektben.

"Klinikai kollégáink megkérdezték, hogy kifejleszthetnénk-e egy olyan érzékelőt, amely lehetővé tenné az újdonsült anyák számára, hogy meghatározzák, mennyi tejet fogyasztanak a babák a gondozás során" - mondta Rogers. "Eleinte nem voltunk biztosak abban, hogyan közelítsük meg a problémát. Azok a stratégiák, amelyek segítségével a söntökön keresztül áramoltattuk át a bőr alatti helyeken, nem működnek, mert a tejcsatornák túl messze vannak a bőr felszíne alatt."

Az emlő optikai tulajdonságainak monitorozására, a szopási mozgások számszerűsítésére, a nyelési események nyomon követésére és számos más módszerre alapozott, évekig tartó kudarcba fulladt kísérletek után végül egy rendkívül egyszerű technika mellett döntöttek. A készülék apró, biztonságos elektromos áramot küld a mellkason keresztül a bőrre helyezett két kis párna vagy elektróda segítségével. Egy másik elektródapár érzékeli az ehhez az áramhoz kapcsolódó feszültségkülönbséget.

Amikor a baba tejet iszik, a mellben lévő tej mennyisége csökken. Ez a csökkenés a mell elektromos tulajdonságainak finom, de mérhető változását eredményezi. Ezek a változások közvetlenül összefüggenek a mellből eltávolított tej mennyiségével. Minél nagyobb a mennyiség, annál nagyobb az elektromos tulajdonságok változása. Bár finom, ez a változás pontosan kalibrálható szoptatás közben, és számszerűsíthető az okostelefon valós idejű megjelenítéséhez.

"Ez egy bioimpedancia nevű fogalom, és gyakran használják a testzsír mérésére" - mondta Rogers. "Mivel az izom, a zsír, a csont és a szövet eltérő módon vezeti az elektromosságot, a bioimpedancia a zsírtartalom pontos mérését eredményezheti. Koncepcionálisan hasonló módon tudjuk számszerűsíteni a tejmennyiség változását a mellen belül. Ez volt az utolsó stratégia, amit sajnos kipróbáltunk.

Szigorú tesztelés

A kezdeti prototípusok megtervezése után a mérnöki csapat több tesztelési és modellezési szakaszon keresztül optimalizálta azt. Először egyszerűsített mellmodelleket építettek olyan anyagok felhasználásával, amelyek utánozzák a bőr, a zsír és a tej elektromos tulajdonságait. Ezekben a modellekben a „tej” mennyiségének szoros ellenőrzésével a kutatók láthatták, hogyan változnak a készülék adatai a „tej” mennyiségével.

Az Avila (Rice) vezetésével a csapat ezután részletes számítógépes modelleket készített a mellről, valódi anatómia alapján. Fizikai alapú számítógépes szimulációik a szoptatás során fellépő élettani változásokat követték figyelemmel. A bioimpedancia segítségével Avila valós időben összekapcsolta az elektromos jelek áramlását a mellből távozó tej mennyiségével. Csapata anatómiailag helyes számítógépes modelljei magukban foglalják a páciensre jellemző emlőformákat és szöveteloszlást, lehetővé téve számukra, hogy teszteljék, hogyan befolyásolják az érzékelők elhelyezkedése és a szöveti fluktuáció a leolvasásokat.

"A szimulációs eredményeink megfeleltek a kísérletek és a humán klinikai vizsgálatok trendjének" - mondta Avila. „Modelleink összekapcsolása a valós hatásokkal mindig kiemelt feladat, és ez csak kísérleti, modellező és klinikai csapatok együttműködésével lehetséges.”

Személyre szabott, hogy minden formához és mérethez illeszkedjen

Az így kapott eszköz egy vékony, puha, hajlékony kábel, amely enyhén körbeveszi a mellkas külső kerületét. A bőrhöz finoman tapadó elektródák a kábel mindkét végébe vannak beépítve. A kábel közepén, az elektródák között egy kicsi, könnyű „bázisállomás” található, amely szintén finoman illeszkedik a bőrre. A puha, szilikon házba zárt bázisállomás egy kisméretű újratölthető akkumulátort, Bluetooth technológiát a vezeték nélküli adatátvitelhez és egy memóriachipet tartalmaz.

Mivel minden anya mellsűrűségben, alakban és méretben eltérő, a készülék egyetlen kalibrációval személyre szabható. A rendszer kalibrálásához az anya viseli a készüléket, miközben térfogatjelzéssel ellátott palackhoz csatlakoztatott mellszívót használ. Ez lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy megtudja a tej pontos mennyiségét egy bizonyos időtartam alatt. Eközben a készülék rögzíti a mell elektromos tulajdonságait a pumpálási folyamat során. Ez a kalibrációs séma megtanítja a készüléket, hogyan értelmezze az egyes anyák elektromos jeleinek változásait.

A prototípusok kifejlesztése után a csapat 12 szoptató anyán tesztelte az eszközt – az intenzív osztályon és otthon egyaránt. Annak felmérésére, hogy az eszköz konzisztens és megbízható volt-e az idő múlásával, a kutatók több mérést is végeztek ugyanazon anyáktól, akár 17 hétig terjedő időtartamra.

A tesztelés ezen első fázisában az anyák viselték az érzékelőt pumpálás közben, mivel ehhez a fontos lépéshez az anyáknak pontosan meg kellett mérniük a kifejt tej mennyiségét. Egy teszt során a kutatók összehasonlították a készülék adatait a baba szoptatás előtti és utáni súlyának különbségével. Összességében az eredmények feltűnően hasonlóak voltak a palackban lévő mennyiségek és az érzékelő által észlelt mennyiségek között.

Az ellátás javítása az intenzív osztályon

Noha az eszköz minden szülő számára megnyugtató és hasznos információkat nyújtana, Robinson és Wicks szerint a NICU-babák profitálnának leginkább a gondos megfigyelésből. Még fontosabb tudni, hogy egy NICU-baba mennyit eszik, mint az egészséges, teljes korú csecsemők.

Ezeknek a babáknak gyakran pontos táplálkozási szükségleteik vannak. Például a koraszülöttek emésztőrendszere fejletlen lehet, ami érzékenyebbé teszi őket az etetési intoleranciára. A pontos etetési mennyiségek segíthetnek minimalizálni a bélbetegségek és a reflux kialakulásának kockázatát.

"Néhány csecsemő egyszerre csak bizonyos számú etetést kap" - mondta Wicks. "A koraszülött vagy a műtét után felépülő babák csak nagyon lassan tudnak kis mennyiségű tejet enni. Gyakran nem engedhetjük meg nekik, hogy szoptassanak, mert nincs módunk arra, hogy megtudjuk, mennyi tejet kapnak az anyától. Egy érzékelő, amely ezt figyeli, hogy sikeresebben szoptassa ezeket a babákat az anyjukkal."

Jövőbeli utasítások

A még felhasználóbarátabbá válás érdekében a kutatók azt képzelik, hogy a technológiát végül kényelmes alsóneműkbe, például szoptatós melltartókba is be lehetne építeni. Ez tovább javítaná a készülék használhatóságát és általános élményét az anyák számára.

A kutatók továbbra is a takarmányozás előtti és utáni súly átfogó összehasonlítását tervezik. A csapat azt is szeretné elérni, hogy az érzékelőt a legkülönfélébb bőrtónusú anyák is használhassák. Míg a készülék jelenlegi verziója rögzíti a mellből folyó tejet, a jövőbeni iterációk tejet adhatnak a mellhez. Ekkor az anyák nyomon követhették a tejtermelés változásait az idő múlásával. A csapat azt is tervezi, hogy tovább optimalizálja az eszközt, hogy még több betekintést nyerhessen, például a tej minőségét és zsírtartalmát.

"A szoptatás rendkívül érzelmes lehet az anyák számára, részben annak a bizonytalansága miatt, hogy mennyi tejet kapnak a babák" - mondta Wicks. "Ezt sok szomorúság kísérheti, mert az anyák szoronganak, és nem jól végeznek munkát. Az anyák gyakran szorongást, frusztrációt vagy depressziós tüneteket tapasztalnak, és teljesen felhagynak a szoptatással.

"Sok tényező nehezíti a szoptatást. Ha sikerül felszámolnia a bizonytalanság egy részét, és megnyugtatnia őket arról, hogy elegendő tejet termelnek, az valóban segít enyhíteni a stressz és a szorongás egy részét. A világ minden anyjának – akik szoptatási útjuk különböző szakaszaiban vannak.

A tanulmányt, amely „kompakt, vezeték nélküli rendszer a szoptatás alatt kifejlődött anyatej folyamatos monitorozására”, a Querrey Simpson Bioelektronikai Intézet, a Védelmi Egészségügyi Ügynökség, a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítvány és a Haythornthwaite Alapítvány támogatta.

Források: