Naujasis įrenginys siūlo žindymo duomenis realiuoju laiku tėvams ir gydytojams

Naujasis įrenginys siūlo žindymo duomenis realiuoju laiku tėvams ir gydytojams

Nors žindymas turi daug naudos mamai ir jos kūdikiui, jis turi vieną esminį trūkumą: neįtikėtinai sunku žinoti, kiek pieno suvartoja kūdikis.

Siekdama paskatinti maitinimą krūtimi, tarpdisciplininė Šiaurės Vakarų universiteto inžinierių, neonatologų ir pediatrų komanda sukūrė naują nešiojamą prietaisą, kuris gali užtikrinti klinikinio lygio nuolatinį motinos pieno suvartojimo stebėjimą.

Diskretiškas prietaisas tyliai ir patogiai apgaubia maitinančios mamos krūtį žindymo metu ir belaidžiu būdu perduoda duomenis į išmanųjį telefoną ar planšetinį kompiuterį. Tada mama gali matyti gyvą grafinį vaizdą, kiek pieno suvartojo jos kūdikis realiu laiku.

Pašalinus netikrumą, prietaisas gali suteikti tėvams ramybę pirmosiomis kūdikio dienomis ir savaitėmis. Visų pirma, naujoji technologija galėtų padėti sumažinti tėvų nerimą ir pagerinti klinikinį pažeidžiamų kūdikių mitybos valdymą naujagimių intensyviosios terapijos skyriuje (NICU).

Tyrimas paskelbtas žurnale trečiadienį (gegužės 14 d.).Gamtos biomedicinos inžinerija. Siekiant užtikrinti jo tikslumą ir praktiškumą, prietaisas buvo kruopščiai įvertintas keliais lygiais, įskaitant teorinį modeliavimą, eksperimentus ant stalo ir bandymus su hospitalizuotų naujagimių kohorta.

„Tėvams ir sveikatos priežiūros paslaugų teikėjams jau seniai buvo iššūkis tiksliai žinoti, kiek pieno žindydamas vaikas gauna“, – sakė įrenginio kūrimui vadovavęs Johnas A. Rogersas iš Northwestern. „Ši technologija pašalina tą neapibrėžtumą ir suteikia patogų bei patikimą būdą stebėti pieno suvartojimą realiu laiku, nesvarbu, ar ligoninėje, ar namuose.

Nežinomybė, ar vaikas gauna pakankamai mitybos, gali sukelti stresą šeimoms, ypač maitinančioms mamoms, turinčioms neišnešiotų kūdikių intensyviosios terapijos skyriuje. Šiuo metu yra tik gremėzdiški būdai, kaip išmatuoti, kiek pieno kūdikis suvartojo žindydamas, pvz. B. Kūdikio svėrimas prieš ir po maitinimo. Tikimės, kad šis jutiklis bus didelė pažanga palaikant laktaciją, sumažins šeimų įtampą ir padidins gydytojų pasitikėjimą, kai kūdikiai maitinasi krūtimi, bet vis tiek jiems reikia mitybos palaikymo. Sumažinus netikrumą ir remiant šeimas, siekiančias žindymo tikslų, bus sveikesni vaikai, sveikesnės motinos ir sveikesnės bendruomenės. “

Dr. Daniel Robinson, Northwest Medicine neonatologas ir tyrimo kolega slaugytoja

Rogersas yra bioelektronikos pradininkas, Louis Simpson ir Kimberly Querrey medžiagų mokslo ir inžinerijos, biomedicinos inžinerijos ir neurologinės chirurgijos profesorius Šiaurės vakaruose, kur jis dirba McCormick inžinerijos mokykloje ir Feinbergo medicinos mokykloje bei turi Querrey Simpronics instituto (BioQelSIBimpronics) (BioQelSIBimpronics instituto) direktorių. Robinsonas yra Feinbergo pediatrijos docentas ir Čikagos Ann & Robert H. Lurie vaikų ligoninės neonatologijos skyriaus gydantis gydytojas. Rogersas ir Robinsonas vadovavo tyrimui su dr. Craigas Garfieldas, Feinbergo pediatrijos profesorius ir Lurie Children's gydytojas, ir dr. Jennifer Wicks, Lurie Children's pediatras.

Trys QSIB doktorantūros mokslininkai vienodai prisidėjo prie projekto, kurių kiekvienas yra Korėjos fakulteto narys: Jiyhe Kim, Ajou universiteto docentas, vadovavo prietaiso projektavimui ir palaikė klinikinius tyrimus. Seyong OH, Hanyang universiteto docentas, sukūrė belaidę elektroniką; ir Jae-young Yoo, Sungkyunkwan universiteto docentas, sukūrė duomenų analizės metodus. Kim ir OH yra bendraautoriai su Raudeliu Avila, Rice universiteto mechanikos inžinerijos docentu ir Northwestern Ph.D. absolventas, vadovavęs kompiuteriniam modeliavimui.

Išspręskite nepatenkintą poreikį

Projektas prasidėjo prieš ketverius metus, kai Lurie Children's komandos neonatologai ir pediatrai kreipėsi į Rogers komandą su kritiniu, nepatenkintu poreikiu. Kadangi žindymo metu pieno perdavimas iš mamos kūdikiui nematomas, o pieno srautas skiriasi, vieno seanso metu sužinoti tikslų kūdikio pieno kiekį beveik neįmanoma.

„Šiuo metu nėra patikimų būdų sužinoti, kiek kūdikiai valgo maitindami krūtimi“, - sakė Wicks, kuri yra trijų vaikų mama. "Kai kurie pediatrai ir žindymo konsultantai naudos svarstykles kūdikiui pasverti prieš ir po maitinimo, o šis matavimas leidžia tinkamai įvertinti kūdikio išgerto pieno kiekį. Deja, kūdikių mokyklos nėra mažos, o dauguma žmonių neturi kūdikių kėdučių.

Kitas variantas mamoms – išsiurbti motinos pieną į buteliuką. Nors maitinimas iš buteliuko suteikia tikslius tūrio matavimus ir vizualinį patvirtinimą, kad kūdikis vartoja pieną, tai pašalina odos kontakto privalumus. Papildomi pieno siurbimo, laikymo ir tvarkymo veiksmai užima daug laiko ir netgi gali padidinti užteršimo bakterijomis riziką.

„Žindymas turi keletą privalumų, palyginti su žindymu motinos pienu iš buteliuko“, - sakė Wicks. "Pirmiausia, šis odos ir odos ryšys yra naudingas tiek kūdikiams, tiek motinoms. Be to, tikrasis žindymas dažnai skatina pieno gamybą geriau."

Nors kiti akademiniai mokslininkai ir mažos pradedančios įmonės ištyrė technologijas, skirtas stebėti motinos pieno ir maitinimo aspektus, recenzuotų tyrimų yra nedaug.

„Remiantis mūsų mokslinės literatūros apžvalgomis ir mūsų diskusijomis su pediatrais ir neonatologais, nėra kliniškai patvirtintų technologijų, kurios atitiktų šį svarbų medicininį poreikį“, - sakė Rogersas. „Mūsų darbas užpildo šią spragą“.

Įveskite tinkamą strategiją

Rogers komanda anksčiau sukūrė minkštus, lanksčius belaidžius kūno jutiklius, skirtus stebėti kūdikius intensyviosios terapijos skyriuje, taip pat nešiojamus jutiklius, skirtus stebėti skysčio nutekėjimą per šuntus, dažniausiai naudojamus hidrocefalija sergantiems pacientams gydyti. Turėdamas patirties dirbant su pažeidžiamomis gyventojų grupėmis ir kurdamas skysčių srautą matuojančius prietaisus, Rogersas ir jo komanda buvo idealūs kandidatai į projektą.

"Mūsų klinikiniai kolegos paklausė mūsų, ar galėtume sukurti jutiklį, kuris leistų naujoms motinoms nustatyti, kiek pieno jų kūdikiai suvartoja priežiūros sesijos metu", - sakė Rogersas. "Iš pradžių nebuvome tikri, kaip spręsti problemą. Strategijos, kurias naudojome, kad gautume srautą per šuntus, kai jie praeina paviršutiniškai po oda, neveikia, nes pieno latakai yra per toli žemiau odos paviršiaus."

Po daugelio metų nesėkmingų bandymų, pagrįstų metodais stebėti krūties optines savybes, kiekybiškai įvertinti čiulpimo judesius, sekti rijimo įvykius ir keleto kitų, jie galiausiai apsistojo prie nepaprastai paprastos technikos. Prietaisas siunčia mažą saugią elektros srovę per krūtinę, naudodamas du mažus pagalvėles arba elektrodus, uždėtus ant odos. Kita elektrodų pora nustato įtampos skirtumą, susijusį su šia srove.

Kai kūdikis geria pieną, pieno kiekis krūtyje mažėja. Dėl šio sumažinimo subtiliai, bet išmatuojamai pasikeičia krūties elektrinės savybės. Šie pokyčiai yra tiesiogiai susiję su iš krūties pašalinto pieno kiekiu. Kuo didesnis kiekis, tuo didesnis elektrinių savybių pokytis. Nors šis pokytis yra subtilus, jį galima tiksliai sukalibruoti žindymo metu ir įvertinti išmaniajame telefone realiuoju laiku.

„Tai yra sąvoka, vadinama bioimpedancija ir dažnai naudojama kūno riebalams matuoti“, - sakė Rogersas. "Kadangi raumenys, riebalai, kaulai ir audiniai skirtingai praleidžia elektrą, bioimpedance gali padėti tiksliai išmatuoti riebalų kiekį. Konceptualiai panašiu būdu galime kiekybiškai įvertinti pieno tūrio pokyčius krūtyje. Tai buvo paskutinė strategija, kurią, deja, bandėme.

Griežtas bandymas

Sukūrusi pradinius prototipus, inžinierių komanda jį optimizavo keliais testavimo ir modeliavimo etapais. Pirma, jie sukūrė supaprastintus krūties modelius, naudodami medžiagas, imituojančias elektrines odos, riebalų ir pieno savybes. Atidžiai kontroliuodami „pieno“ kiekį šiuose modeliuose, tyrėjai galėjo pamatyti, kaip prietaiso duomenys pasikeitė atsižvelgiant į „pieno“ kiekį.

Avila iš Rice vadovaujama komanda tada sukūrė išsamius kompiuterinius krūties modelius, pagrįstus tikra anatomija. Jų fizikos pagrindu atliktas kompiuterinis modeliavimas stebėjo fiziologinius pokyčius, atsirandančius žindymo metu. Naudodamas bioimpedansą, Avila realiu laiku susiejo elektrinių signalų srautą su pieno kiekiu, išeinančiu iš krūties. Jo komandos anatomiškai teisingi kompiuteriniai modeliai apima pacientui būdingas krūtų formas ir audinių pasiskirstymą, todėl jie gali patikrinti, kaip jutiklio vieta ir audinių svyravimai veikia rodmenis.

„Mūsų modeliavimo rezultatai atitiko eksperimentų ir žmogaus klinikinių tyrimų tendencijas“, - sakė Avila. „Mūsų modelių prijungimas prie realaus poveikio visada yra svarbiausias dalykas, ir tai įmanoma tik bendradarbiaujant eksperimentinėms, modeliavimo ir klinikinėms komandoms.

Suasmenintas, kad tiktų visoms formoms ir dydžiams

Gautas prietaisas yra plonas, minkštas, lankstus kabelis, kuris šiek tiek apgaubia išorinį krūtinės perimetrą. Elektrodai, kurie švelniai prilimpa prie odos, yra integruoti kiekviename kabelio gale. Maža, lengva „bazinė stotis“, kuri taip pat švelniai tvirtinasi prie odos, yra laido viduryje tarp elektrodų. Minkštame silikoniniame korpuse esančioje bazinėje stotyje yra nedidelė įkraunama baterija, Bluetooth technologija belaidžiam duomenų perdavimui ir atminties lustas.

Kadangi kiekviena mama skiriasi krūtų tankiu, forma ir dydžiu, prietaisą galima pritaikyti individualiai atliekant vieną kalibravimą. Kad sukalibruotų sistemą, mama nešioja prietaisą naudodama pientraukį, prijungtą prie buteliuko su tūrio žymenimis. Tai leidžia vartotojui sužinoti tikslų pieno kiekį per tam tikrą laikotarpį. Tuo tarpu prietaisas fiksuoja elektrines krūties savybes viso siurbimo proceso metu. Ši kalibravimo schema moko prietaisą, kaip interpretuoti kiekvienos konkrečios veržlės elektros signalų pokyčius.

Sukūrusi prototipus, komanda prietaisą išbandė su 12 žindančių mamų – tiek reanimacijos skyriuje, tiek namuose. Norėdami įvertinti, ar prietaisas laikui bėgant buvo nuoseklus ir patikimas, tyrėjai atliko kelis matavimus iš tų pačių motinų, apimdami laikotarpį iki 17 savaičių.

Šiame pirmajame bandymo etape mamos nešiojo jutiklį, kol siurbdavo, nes atliekant šį svarbų žingsnį, reikėjo tiksliai išmatuoti išskiriamo pieno kiekį. Bandymo seanso metu mokslininkai palygino prietaiso duomenis su kūdikio svorio skirtumu prieš ir po žindymo. Apskritai rezultatai buvo labai panašūs tarp butelyje esančių kiekių ir jutiklio aptiktų kiekių.

Slaugos gerinimas intensyviosios terapijos skyriuje

Nors prietaisas suteiktų raminančios ir naudingos informacijos visiems tėvams, Robinsonas ir Wicksas teigia, kad NICU kūdikiams labiausiai būtų naudinga atidžiai stebėti. Žinojimas, kiek valgo NICU kūdikis, yra dar svarbiau nei sveiki, pilnametiai kūdikiai.

Šie kūdikiai dažnai turi tikslius mitybos poreikius. Pavyzdžiui, neišnešiotų kūdikių virškinimo sistema gali būti nepakankamai išsivysčiusi, todėl jie yra labiau jautrūs maitinimo netoleravimui. Tikslūs maitinimo kiekiai gali padėti sumažinti žarnyno sutrikimų ir refliukso riziką.

„Kai kurie kūdikiai vienu metu gali valgyti tik tam tikru skaičiumi“, - sakė Wicks. "Kūdikiams, kurie gimsta neišnešioti arba sveiksta po operacijos, jie gali valgyti labai lėtai tik nedidelius pieno kiekius. Dažnai negalime leisti jiems žindyti, nes negalime žinoti, kiek pieno jie gauna iš mamos. Jutiklis, kuris tai stebi, kad šie kūdikiai būtų sėkmingiau žindomi kartu su mama."

Ateities instrukcijos

Kad taptų dar patogesni vartotojui, mokslininkai numato, kad ši technologija ilgainiui galėtų būti integruota į patogius apatinius, pavyzdžiui, žindymo liemenėles. Tai dar labiau pagerintų prietaiso naudojimą ir bendrą naudojimo patirtį motinoms.

Tyrėjai ir toliau planuoja atlikti išsamų svorio palyginimą prieš ir po maitinimo. Komanda taip pat nori užtikrinti, kad jutiklį galėtų naudoti įvairių odos atspalvių mamos. Nors dabartinė prietaiso versija fiksuoja pieną, tekantį iš krūties, būsimi kartojimai gali pridėti pieno prie krūties. Tada motinos galėtų stebėti pieno gamybos pokyčius laikui bėgant. Komanda taip pat planuoja toliau optimizuoti įrenginį, kad jis galėtų gauti dar daugiau įžvalgų, tokių kaip pieno kokybė ir riebalų kiekis.

"Žindymas gali būti labai emocingas motinoms, iš dalies dėl netikrumo, kiek pieno gauna jų kūdikiai", - sakė Wicks. "Jį gali lydėti daug liūdesio, nes mamos jaučia nerimą ir dirba ne taip gerai. Dažnai mamos patiria nerimą, nusivylimą ar depresijos simptomus ir visiškai atsisako žindymo.

"Yra daug veiksnių, apsunkinančių maitinimą krūtimi. Jei pavyks pašalinti tam tikrą netikrumą ir įtikinti juos, kad jie gamina pakankamai pieno, tai tikrai padės sumažinti stresą ir nerimą. Visoms mamoms visame pasaulyje, kurios yra skirtinguose savo žindymo etapuose.

Tyrimą, „kompaktišką, belaidę sistemą, skirtą nuolatiniam žindymo metu išskiriamo motinos pieno stebėjimui“, parėmė Querrey Simpson bioelektronikos institutas, Gynybos sveikatos agentūra, Korėjos nacionalinis tyrimų fondas ir Haythornthwaite fondas.

Šaltiniai: