O professor de Illinois trabalha para melhorar a tecnologia no NICU

A ligação entre um pai e sua criança é forjada dentro das semanas primeiras da vida. A enfermeira coloca o bebê nos braços dos seus pais onde será consolada e balançada por horas incontáveis de sua vida recém-nascida. Para os pais cujos os bebês são prematuros nascido ou com complicações, estas ligações são mais duras de estabelecer porque o bebê precisa de ser enganchado até uma variedade de fios a ser monitorados constantemente. O professor Naresh Shanbhag de Illinois é parte de uma equipe, conduzida pelo professor anterior John Rogers de Illinois, trabalhando para substituir os fios com uma correcção de programa que permita que os pais guardarassem seu pequeno quando for monitorado.

Quando um bebê é colocado em uma unidade de cuidados intensivos neonatal (NICU), seu vitals está gravado continuamente através dos eléctrodos colocados na pele com os fios anexados a monitorar plataformas. Detalhado explicado neste artigo, publicado na ciência do jornal.

“Os eléctrodos prendidos com suas relações rígidas podem ferir a pele macia do bebê,” disse Shanbhag, o Jack S. Kilby professor de elétrico e a engenharia informática. “Fazem duro para que os pais guardarem sua criança ou ajustem sua posição. Os sistemas de vigilância de hoje da saúde apresentam uma barreira no estabelecimento parental e na conexão do neonate, que podem atrasar ou inibem o crescimento do bebê.”

Este projecto emergiu como uma colaboração entre Shanbhag e Rogers dentro (sistemas em telas da informação de Nanoscale) do centro SÓNICO. O grupo foi formado para desenvolver Shannon e cérebro-inspirou modelos da computação para projetar sistemas inteligentes em tecnologias emergentes do nanoscale. Um dos resultados chaves da pesquisa do centro SÓNICO era o conceito de trazer a computação ao sensor (em-sensor que computa) a fim eliminar os custos da energia de transferência de dados. O projecto de Shanbhag e de Rogers era um de muitos projectos SÓNICOS bem sucedidos na área da computação do em-sensor.

“Nosso objetivo era substituir a tecnologia actual da monitoração com uma alternativa que poderia render a mesmas precisão, precisão e medida ao levar embora as desvantagens das fitas e os fios,” disse Rogers, actualmente Louis Simpson e professor de Kimberly Querrey da ciência e a engenharia de materiais, engenharia biomedicável e cirurgia neurológica na Universidade Northwestern. “Nós trabalhamos na colaboração próxima com médicos e CSL para figurar para fora uma maneira melhor.”

O grupo desenvolveu uma bainha sem fio, bateria-livre que pudesse ser colocada na pele e então delicadamente ser descascada fora quando necessário. A correcção de programa papel-fina é a combinação de quatro tecnologias: transferência sem fio da potência e de dados, analítica no local eficiente dos dados, fluência de dados tempo-sincronizada dos locais múltiplos, e possibilidade da inspecção visual da relação da pele ao igualmente permitir a imagem lactente da ressonância magnética e do raio X do neonate.

A capacidade para transferir sem fio a potência era crucial. Os fios eram parte do problema com monitoração convencional e as baterias causariam as mesmas edições. Além do que a colocação em movimento da correcção de programa precisaria de recolher os dados médicos (temperatura, frequência cardíaca, testes padrões elétricos do coração, oxigenação do sangue, etc.) e de processar então localmente os dados para reduzir a informação de uma quantidade que necessário para ser enviado sem fio aos monitores. Isto é o lugar aonde Shanbhag e seu algoritmos de Pourya Assem do estudante foram postos ao uso.

“Nós desenvolvemos algoritmos eficientes para processar dados no tempo real em um microcontrolador no local,” Shanbhag disse. “O dispositivo limitou recursos computacionais assim que nós tivemos que escolher a informação-preservação de computações para executar.”

Os dados são recolhidos através de duas correcções de programa separadas em cada neonate (paciente de NICU), geralmente na parte traseira da criança e então sua caixa ou pé. Desde que há córregos de dados múltiplos a informação deve ser sincronizada antes que possa ser processada e fluído aos monitores. Mesmo com estas três outras tecnologias, se a correcção de programa o obtem na maneira do pessoal médico não seja de muito uso. A correcção de programa deve igualmente permitir que o pessoal observe a pele além do que reservar para que raios X e as imagens da ressonância magnética sejam tomadas.

Em ordem para ter certeza a correcção de programa que os pesquisadores criados a trabalharam teve que ser testada. Os dispositivos foram distribuídos no hospital infantil de Lori em Chicago nos pacientes de NICU cujos os pais concordaram à pesquisa. Para certificar-se dos conseguiam medidas que exactas as correcções de programa foram colocadas nos neonates que foram enganchados igualmente até o sistema prendido convencional para comparar as leituras dos dados. Os pacientes envolvidos na pesquisa foram cercados igualmente por enfermeiras, neonatologists, e os dermatologistas para assegurar tudo foram executado lisamente. Até agora 90 bebês usaram as correcções de programa e ajudaram-nas a validar as correcções de programa como uma alternativa praticável à tecnologia actual.

“O NICU é em particular uma área que precise urgente a nova tecnologia,” disse Rogers. “Todos - enfermeiras, pais, neonatologists - concorda com este ponto. A transição a uma aproximação sem fio representa uma solução atractiva, mas igualmente um desafio desanimado da engenharia, dado a fragilidade da população paciente e as exigências extremas na precisão dos dados e na confiança operacional.”

O uso dos dispositivos expandiu a um NICU no hospital das mulheres do Prentice, também em Chicago, e NICUs através do globo está alcançando para fora a Rogers e a outros contribuinte para distribuir as correcções de programa em seus lugar. 10.000 unidades serão distribuídas no fim deste ano na Zâmbia apoiada pela fundação das portas e pela salvaguarda a fundação das crianças.

Quando este for o projecto o mais visual que vem dos pesquisadores SÓNICOS anteriores, é apenas um de muitos que estão sendo trabalhadas ainda sobre.

“Este projecto demonstra aquele que combina inovações nos materiais, os sensores, os circuitos, as arquiteturas e os algoritmos em maneiras originais podem conduzir aos resultados impactful da pesquisa,” disse Shanbhag. “O futuro de tais tecnologias tem possibilidades imensas enquanto nós procuramos aproveitar seu potencial aumentar o bem-estar e impactar positivamente vidas.”

Source: https://csl.illinois.edu/news/csl-professor-contributes-improved-care-nicu-babies