Bærbare bevægelsessensorer kan redde ufødte babyer

Dunken, dunk af en babys hjerteslag er en milepæl i enhver graviditet. Nu, forskere ved Stevens Institute of Technology har udviklet en teknik, der kan give vordende forældre mulighed for at høre deres babys hjerteslag uafbrudt derhjemme med en ikke-invasiv og sikker enhed, der potentielt er mere nøjagtig end nogen føtal pulsmåler, der i øjeblikket er tilgængelig på markedet.

Enheden, som bruger de samme kommercielle sensorer, der bruges i smartphones til at orientere enheden vandret eller lodret, kan optage vibrationer, der sendes gennem en mors underliv, når hendes babys hjerte slår, eller når fosteret vrider sig og sparker. Rost af læger, enheden kan potentielt reducere anslået 2,6 millioner dødfødsler om året på verdensplan.

"Næsten en tredjedel af dødfødsler sker i fravær af komplicerende faktorer, " sagde Negar Tavassolian, en lektor, der ledede arbejdet hos Stevens. "Vores enhed kunne fortælle en gravid kvinde, hvis hendes foster er kompromitteret, og hun skal til lægen."

Forud for mange dødfødsler sker der variationer i fosterbevægelser og hjertefrekvens, så overkommelig, letvægtsmonitorer, der registrerer vibrationer genereret fra et hjerteslag, kunne bæres kontinuerligt i de sidste uger af graviditeten for at sikre, at nødstedte fostre får hurtig lægehjælp. Arbejdet er rapporteret i tidlig adgangsnummer af IEEE Sensors Journal .

Tavassolian og førsteforfatter Chenxi Yang, en kandidatstuderende ved Stevens, slog sig sammen med Bruce Young og Clarel Antoine, to OB-GYN'er ved New York University-Langone Medical Center for at teste deres sensorer. I forsøg på 10 gravide kvinder, de fandt, at enheden kunne detektere føtal hjerterytme med omtrent samme nøjagtighed som føtale kardiotokogrammer (f-CTG), som måler barnets hjerteelektriske aktivitet (EKG) sammen med mors livmoderkontraktioner som — og betragtes som den nuværende standard for fosterovervågning.

En vibrationsmonitor giver vigtige fordele i forhold til eksisterende værktøjer baseret på EKG eller Doppler ultralydsteknologi, som kræver specialviden at bruge, og kan være omfangsrig og dyr. Et førende monitorsystem på markedet vejer mere end 11 pund og har en batterilevetid på fire timer; derimod Stevens-teamets sensorer er knap en femtedel af en tomme lange, vejer næsten ingenting, og kan køre fra et 3-volts batteri i mere end 24 timer.

Yangs tidligere arbejde har vist, at brystvibrationer kunne bruges til at spore en voksens hjerteslag, men at måle fostrets hjerteslag er en størrelsesorden sværere, med de svage vibrationer fra fosterets lille hjerte dæmpet af moderens værts bevægelser. For at løse det problem, Stevens-teamet kombinerede signaler fra tre forskellige sensorer, og brugte algoritmer til at isolere fosterets hjerteslag.

Den nye monitor udgør heller ingen risiko for fosteret - et problem med ultralydsmonitorer, som kan opvarme væv, hvis det bruges kontinuerligt i længere perioder. Stevens-teamets skærm registrerer blot eksisterende vibrationer, som en læge, der lytter med et stetoskop. "Vores skærme er fuldstændig passive, så der er ingen sundhedsmæssige bekymringer, " sagde Tavassolian.

Vibrationsmonitorer kan også tilbyde et objektivt mål for fosterets bevægelse, som i øjeblikket vurderes blot ved at bede mødre om at tælle de gange, deres baby sparker. Kombination af puls- og bevægelsesdata kan give vital indsigt i fosterets sundhed, overgå alt, hvad der er tilgængeligt i øjeblikket, Yang forklarede. "Det er den store plan - at fusionere disse forskellige modaliteter til en enkelt enhed, " han sagde.

Den nuværende enhed bruger kommercielt tilgængelige sensorer, men det langsigtede mål er at patentere og markedsføre en specialbygget enhed. Koster langt mindre end tilsvarende EKG- eller ultralydssystemer, sådan en enhed kunne erobre en betydelig andel af det globale marked for fostermonitorer, som forventes at nå $3,6 milliarder i 2022.