توسعه سامانه راداری بدون تماس برای پایش علائم حیاتی و ECG
پژوهشگران مؤسسه فرانهوفر IZM سامانهای کممصرف مبتنی بر رادار توسعه دادهاند که میتواند بدون تماس مستقیم با بدن، فعالیت قلب و تنفس بیماران را از طریق تشک ثبت و بهصورت لحظهای برای پایش بالینی ارسال کند.
به گزارش مدرن مد به نقل از medica-tradefair، دسترسی به تجهیزات تشخیصی پیشرفته همچنان در بسیاری از مناطق روستایی و کمبرخوردار محدود است. در همین راستا، پژوهشگران مؤسسه فرانهوفر برای قابلیت اطمینان و یکپارچهسازی میکروالکترونیک (Fraunhofer IZM) با همکاری چند مرکز تحقیقاتی و دانشگاهی، در حال توسعه یک سامانه حسگر راداری کممصرف برای پایش بدون تماس علائم حیاتی هستند.
این سامانه که در زیر تشک تخت بیمار نصب میشود، میتواند فعالیت قلب و دستگاه تنفسی را از طریق تشک شناسایی کرده و دادههای بهدستآمده را در زمان واقعی برای مشاهده و ارزیابی بالینی منتقل کند.
جایگزینی غیرتهاجمی برای ECG متداول
در سامانههای معمول نوار قلب (ECG)، الکترودها و کابلها باید مستقیماً به بدن بیمار متصل شوند. این روش برای برخی گروههای بیماران، از جمله افراد دچار سوختگی، حساسیتهای پوستی، بیماریهای عفونی مانند کووید-۱۹ یا برخی شرایط روانشناختی، میتواند چالشبرانگیز باشد.
فناوری راداری جدید با حذف تماس مستقیم با بدن، یک روش غیرتهاجمی برای پایش علائم حیاتی ارائه میدهد که علاوه بر افزایش راحتی بیمار، میتواند فرآیند مراقبت و پایش را برای کارکنان درمان نیز سادهتر کند.
حسگر راداری قادر است علائم حیاتی را حتی از پشت لباس، پتو و تشک اندازهگیری کند. به گفته پروفسور ایوان ندپ (Ivan Ndip)، رئیس بخش سامانههای حسگر هوشمند و فرکانس رادیویی در Fraunhofer IZM، تراشهها و آنتنهای راداری امواج الکترومغناطیسی تولید میکنند که پس از برخورد با بدن بازتاب مییابند. حرکات ریتمیک دیواره قفسه سینه ناشی از تنفس و فعالیت قلب، این امواج بازتابشده را تعدیل میکنند و سامانه با اندازهگیری و تحلیل این تغییرات میتواند علائم حیاتی را استخراج کند.
امکان شناسایی زودهنگام اختلالات قلبی و تنفسی
دادههای بهدستآمده از این روش میتوانند شناسایی برخی اختلالات تنفسی و قلبیعروقی، از جمله علائم استرس یا آریتمیهای قلبی را در مراحل اولیه امکانپذیر کنند. این حسگر پس از نصب، قادر است حتی حرکات بسیار کوچک ناشی از تنفس و ضربان قلب را شناسایی کند.
از کاربردهای احتمالی این فناوری میتوان به پایش نوزادان، بیماران دچار سوختگی، افراد مبتلا به اختلالات خواب، بیماران کمتحرک و همچنین سرنشینان خودرو، بهویژه کودکان اشاره کرد.
آغاز آزمایشهای بالینی
این سامانه در حال حاضر در دانشگاه پزشکی لوزاتیا – بیمارستان کارل تیِم در شهر کوتبوس آلمان تحت آزمایشهای بالینی قرار دارد. واحد راداری درون یک محفظه پلاستیکی در زیر تخت بیمارستان نصب شده است. طراحی سامانه نیز با در نظر گرفتن تأثیر عوامل محیطی بر عملکرد آنتنها اصلاح شده تا جمعآوری دادهها با قابلیت اطمینان بیشتری انجام شود.
اوهه ماس (Uwe Maaß)، از اعضای تیم تحقیقاتی ندپ، میگوید هدف آینده این پروژه، امکان انجام اندازهگیری از فاصله بیشتر نسبت به بیمار و همچنین پایش همزمان چند بیمار است.
چالش فنی؛ ثبت سیگنالهای بسیار ضعیف
یکی از مهمترین چالشها در توسعه ECG بدون تماس، ضعیف بودن سیگنال بازتابشده از حرکات بسیار کوچک قفسه سینه است. این سیگنالها میتوانند بهسادگی تحت تأثیر حرکات بیمار یا عوامل محیطی قرار گرفته و دچار اختلال شوند.
برای رفع این مشکل، آنتنهای راداری ۶۱ گیگاهرتزی و برد فرانتاند سامانه با دقت مهندسی شدهاند تا نسبت سیگنال به نویز (SNR) در سطح مطلوب باقی بماند. سامانه همچنین برای حفظ عملکرد پایدار در شرایط مختلف تولید بهینهسازی شده است.
طراحی تخصصی آنتنها به رادار اجازه میدهد امواج الکترومغناطیسی را در محدودهای باریک از قفسه سینه متمرکز کند و در نتیجه، حساسیت سامانه نسبت به حرکات مرتبط با تنفس و ضربان قلب افزایش یابد.
نتایج اولیه امیدوارکننده است
آزمایشهای اولیه نمونه اولیه این فناوری نتایج امیدوارکنندهای به همراه داشته است. به گفته ندپ، اندازهگیری علائم حیاتی افراد آزمایششده در وضعیتهای **طاقباز، به پهلو و دمر** با موفقیت انجام شده است. در مرحله بعدی توسعه، سامانه به نسخهای **چندکاناله** ارتقا یافته است که امکان پایش بدون تماس چند فرد را بهصورت همزمان فراهم میکند.
این فناوری میتواند در صورت موفقیت در مطالعات بالینی و طی مراحل توسعه و اعتبارسنجی، زمینه را برای نسل جدیدی از سامانههای پایش بیمار فراهم کند؛ سامانههایی که بدون نیاز به اتصال الکترود و کابل به بدن، امکان پایش مستمر و کماختلال علائم حیاتی را در بیمارستان، مراکز مراقبتی و برخی محیطهای خارج از بیمارستان فراهم میکنند.
