En badevægt kunne overvåge millioner med hjertesvigt

Millioner af patienter med hjertesvigt genindlægges på hospitaler hvert par måneder for at justere medicin. Det sender medicinske omkostninger skyhøje, og patienter lider unødigt. En ny badevægt kan give klinikere de data, de har brug for til at reducere hospitalsindlæggelser og behandle patienter eksternt, før de lider for meget.

"Godmorgen. Bill. Vær venlig. Træd på vægten. Rør ved metalpuderne." Enheden registrerer et elektrokardiogram fra Bills fingre og - endnu vigtigere - pulserende cirkulation, der får hans krop til at boble subtilt op og ned. Maskinlæringsværktøjer beregner, at Bills symptomer på hjertesvigt er blevet forværret.

Sådan forestiller forskere ved Georgia Institute of Technology deres eksperimentelle enhed for at nå patienter en dag, og i en ny undersøgelse, de rapporterede proof-of-concept succes med registrering og behandling af data fra 43 patienter med hjertesvigt. En fremtidig salgbar version af den medicinske overvågningsskala ville ideelt set underrette en læge, hvem ville ringe til Bill for at justere sin medicin derhjemme, forhåbentlig spare ham for et langt hospitalsophold og unødig lidelse.

Det pulserende og bobbende signal kaldes et ballistokardiogram (BCG), en måling forskere tog mere almindeligt for omkring 100 år siden, men opgav da billedteknologi langt overgik det. Forskerne gør det nyttigt igen med moderne beregning.

"Vores arbejde er første gang, at BCG'er er blevet brugt til at klassificere status for hjertesvigtpatienter, "sagde Omer Inan, undersøgelsens hovedforsker og lektor ved Georgia Tech's School of Electrical and Computer Engineering.

Sundhedskrise

Hjertesvigt rammer 6,5 millioner amerikanere og er en sygdom, der udvikler sig langsomt, hvor hjertet arbejder mindre og mindre effektivt. Mange mennesker kender det som kongestiv hjertesvigt, fordi et stort symptom er væskeophobning, som kan overvælde lungerne, hindrer vejrtrækning og muligvis forårsager død.

Patienter tåler gentagne indlæggelser for at justere medicin, når deres tilstand falder, eller "dekompenserer, "gør hjertesvigt til en vigtig drivkraft for hospitalsindlæggelser og omkostninger til sundhedsydelser. Overvågning i hjemmet reducerer indlæggelser, men kræver i øjeblikket en invasiv procedure.

Georgia Tech forskning stod bag lanceringen af ​​en sådan implanterbar hjertesvigt hjemmemonitoringsenhed i 2011. Men denne nye løsning ville potentielt undlade proceduren, koster meget mindre, og være meget enklere at bruge - sænke patienternes modstand mod hjemmemonitorering.

I betragtning af dets tidlige fase, undersøgelsens BCG-EKG-skala klarede sig godt på hospitalstest, men også i hjemmetest, hvilket lovede, da løsningen hovedsageligt retter sig mod eventuel hjemmebrug.

Forskergruppen, som omfattede samarbejdspartnere fra University of California, San Francisco, og Northwestern University, offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet IEEE -transaktioner om biomedicinsk teknik . Forskningen blev finansieret af National Heart, Lunge- og blodinstitut ved National Institutes of Health.

Ballisto kladder

EKG -delen af ​​den eksperimentelle skala er ikke ny eller dens store diagnostiske oplysninger, men det siger ikke alene nok om hjertesvigt. BCG -delen er for det meste ny, og det virker værdifuldt til overvågning af hjertesvigt, men også udfordrende at registrere og fortolke.

"EKG (EKG) har karakteristiske bølger, som klinikere har forstået i 100 år, og nu, computere læser det meget af tiden, "Sagde Inan." Elementer af BCG -signalet kendes ikke rigtig godt endnu, og de er slet ikke blevet målt hos patienter med hjertesvigt. "

EKG er elektrisk; kroppen leder sine signaler godt, og optagelserne er klare.

BCG er et mekanisk signal; kropsfedt dæmper det, og det står over for en masse forstyrrelser i kroppen som vævsvariationer og muskelbevægelse. BCG'er er også mere støjende hos mennesker med hjerte -kar -sygdomme.

Patienter med hjertesvigt har en tendens til at være svagere, og i første omgang, forskerne bekymrede sig for, at de ville vingle på skalaer under hjemmetest, tilføjer endnu mere støj til BCG'erne. Men optagelserne var meget produktive.

Selvom en BCG-aflæsning er klatret i forhold til en EKGs næsten ensartede ætsninger, BCG'er har nogle mønstre, der sidder parallelt med EKG'er. For eksempel, den store opadgående stigning i et EKG efterfølges af BCG's store "J-bølge".

Inkonsekvent bankende

Forskerne behandlede BCG'er med tre maskinlæringsalgoritmer, afslørende mønstre, der er forskellige, når en patients hjertesvigt kompenseres, det er, sundere, fra den er dekompenseret.

"Hos en person med dekompenseret hjertesvigt, det kardiovaskulære system ikke længere kan kompensere for den nedsatte hjertefunktion, og så er blodstrømmen gennem arterierne mere uordentlig, og vi ser det i det mekaniske signal fra BCG, "Inan sagde." Denne forskel viser sig ikke på EKG, fordi det er et elektrisk signal. "

"Den vigtigste egenskab var i hvilken grad BCG er variabel, hvilket ville betyde inkonsekvent blodgennemstrømning. Hvis du skærer optagelsen op i intervaller på 20 sekunder, og de enkelte segmenter adskiller sig meget fra hinanden, det er en god markør for dekompensation, "Sagde Inan.