Il monitoraggio remoto è meno stressante per i bambini con apnea

Redazione di fatti medici / Janine Padding 24 novembre 2021 – 09:05

In che modo le telecamere a infrarossi, gli algoritmi intelligenti e un ciuccio intelligente possono aiutare i bambini prematuri.

L’apnea, un arresto improvviso della respirazione, colpisce sia gli adulti che i bambini. Colpisce in particolare i neonati prematuri, il cui sistema respiratorio non è ancora completamente sviluppato. In collaborazione con Máxima MC e Philips, la ricercatrice Ilde Lorato della Eindhoven University of Technology ha sviluppato un nuovo metodo per monitorare l’apnea nei bambini senza causare danni inutili. Il nuovo approccio utilizza telecamere a infrarossi, software di elaborazione delle immagini e persino un ciuccio intelligente. Lorato difenderà la sua ricerca di dottorato venerdì 19 novembre.

L’apnea, un disturbo in cui la respirazione si interrompe per 10 secondi o più, è un problema comune negli adulti mentre dormono. Ma l’apnea è comune anche nei bambini. Quasi tutti i bambini prematuri che hanno meno di trenta settimane o che pesano meno di un chilogrammo lo hanno.

“L’apnea nei bambini prematuri può causare seri problemi, soprattutto se dura più di 20 secondi”, afferma. Eldi LoratoRicercatore nel dipartimento sistemi elettronici Dal Dipartimento di Ingegneria Elettrica.

Peter Andreessen, un neonatologo di Máxima MC (MMC), aggiunge: “L’apnea nei neonati prematuri è associata, tra le altre cose, a paralisi cerebrale o sviluppo neurologico compromesso più avanti nella vita. Quindi è molto importante essere in grado di monitorare questi bambini in modo affidabile, in modo da poter intervenire immediatamente se necessario”.

L’apnea nei bambini prematuri può essere trattata con la stimolazione tattile (massaggio, carezze, pressione, carezze, ecc.) o somministrando ai bambini più ossigeno o caffeina.

Esperienze ospedaliere

I bambini prematuri vengono curati nelle cosiddette unità di terapia intensiva neonatale (NICU), dove la respirazione viene monitorata utilizzando gli stessi elettrodi che misurano anche l’attività cardiaca. “Tuttavia, questa soluzione non è l’ideale, perché gli elettrodi non rilevano molto bene l’apnea”, afferma Lorato.

Inoltre, la pelle dei neonati prematuri è molto sensibile. Può essere facilmente irritato o danneggiato dall’uso di elettrodi appiccicosi. Pertanto, abbiamo cercato alternative che causassero meno disagio a questi bambini vulnerabili, come le fotocamere”.

Tuttavia, l’utilizzo delle telecamere in ambito clinico non è esente da problemi, soprattutto se si vogliono monitorare i pazienti anche di notte, quando la luce è insufficiente. Inoltre, i bambini tendono a muoversi molto, il che porta a un rumore indesiderato nei dati. E poi, ovviamente, c’è la questione della privacy e dei costi.

“Quindi era molto importante testare la nostra soluzione in ospedale. Solo così puoi sapere se funziona davvero in un ambiente complesso”, afferma Lorato. Questo è esattamente ciò che ha fatto il ricercatore italiano.

immagine termica

Grazie alla buona collaborazione tra TU/e, Philips e Máxima MC all’interno di e/MTIC, sono stato in grado di condurre prove pratiche nell’unità di terapia intensiva neonatale presso MMC. Lì, ha usato tre telecamere a infrarossi a bassa risoluzione per tracciare quindici bambini, ognuno dei quali ha succhiato in un letto aperto per tre ore.

Questa immagine mostra come algoritmi intelligenti possono visualizzare il movimento e il flusso della respirazione (combinato o separato) in un’immagine a infrarossi (a sinistra). I segnali vengono quindi tradotti in frequenza respiratoria (RR). Ciò consente di rilevare eventuali apnee. Le due frequenze derivate dal video corrispondono alla frequenza di riferimento (a destra). (Clicca sull’immagine per il video di YouTube)

Abbiamo scelto le termocamere perché funzionano anche in completa oscurità. Le telecamere a infrarossi mostrano anche il movimento della respirazione e del flusso. La risoluzione più bassa significa anche che è più economico e la privacy è meglio garantita”. Abbiamo quindi utilizzato immagini a infrarossi per sviluppare una serie di nuovi algoritmi di elaborazione delle immagini in grado di rilevare l’apnea.

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“I nostri algoritmi sono in grado di riconoscere automaticamente i pixel che contengono dati sulla respirazione. Funzionano anche senza prima identificare parti rilevanti del corpo o del viso, il che è una sfida per i bambini piccoli in un ambiente ospedaliero e con immagini a bassa risoluzione. Con alcune modifiche, possono essere utilizzati anche quando i bambini sono in movimento.

lecca-lecca intelligente

Durante le sue ricerche in ospedale, Lorato ha fatto una scoperta interessante. Vide che succhiare il ciuccio provocava movimenti come respirare. Questo, ovviamente, ha distorto i suoi risultati del test. Ecco perché le è venuta l’idea di usare un ciuccio intelligente che registra i movimenti di suzione. Può essere facilmente distinto dalla respirazione.

Lorato e MMC sono soddisfatti dei risultati, perché dimostrano che è possibile monitorare la respirazione dei neonati prematuri con una serie di termocamere a infrarossi economiche. Speriamo che questo rimuova gli elettrodi fastidiosi in alcuni bambini. La ricerca di Lorato ha già portato a due domande di brevetto (una per il ciuccio e una per l’algoritmo). Tuttavia, c’è ancora molta strada da fare prima che questi tipi di telecamere diventino una vista comune nelle unità di terapia intensiva neonatale.

Lorato: “Le telecamere a infrarossi non possono vedere attraverso il muro di un’incubatrice, quindi se vuoi monitorare i bambini in un’incubatrice, devi mettere le telecamere nell’incubatrice.Inoltre, i nostri video non hanno immagini di apnea reale. Abbiamo dovuto simularli, modificando il materiale video disponibile, quindi c’è ancora del lavoro da fare”.

Lo studio di follow-up sarà condotto entro UMOSAprogetto di Sander Stoijk, il primo docente che ha curato il progetto di dottorato di Lorato. Questo progetto sta anche esaminando altre applicazioni della termografia, ad esempio per l’apnea notturna negli adulti. A Máxima MC, un nuovo dottorando sarà artistaUn progetto per perseguire lo sviluppo di tecniche di monitoraggio meno invasive per i neonati prematuri.

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Eldi Lorato difende la sua tesi Monitoraggio video del respiro: verso il rilevamento remoto dell’apnea in Clinici Il 19 novembre presso TU/e. Supervisionato da Gerard de Haan, Sander Stoijk e Carola van Poel.

Questa ricerca è stata eseguita entro Medtech Eindhoven Innovation Center (e / mtic) e Centro per la tecnologia di cura e trattamento Eindhoven (C3Te). Entrambi i centri perseguono l’innovazione nell’assistenza sanitaria in stretta collaborazione tra TU/e, ospedali e comunità imprenditoriale.

Bronn: tu/e

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