Ερευνητές στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο κατασκεύασαν τον πρώτο φορετό αισθητήρα που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει και να παρακολουθεί τη μυϊκή ατροφία. Μια κατάσταση που περιλαμβάνει απώλεια σκελετικής μυϊκής μάζας και δύναμης, η μυϊκή ατροφία μπορεί να συμβεί για διάφορους λόγους, αλλά είναι συνήθως μια παρενέργεια εκφυλιστικής νόσου, γήρανσης ή αχρησίας των μυών. Ενώ οι γιατροί επί του παρόντος βασίζονται στην μαγνητική τομογραφία για να αξιολογήσουν εάν το μέγεθος και ο όγκος των μυών ενός ασθενούς έχουν επιδεινωθεί, οι συχνές δοκιμές μπορεί να είναι χρονοβόρες και δαπανηρές.
Ωστόσο, αυτή η νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό IEEE Transactions on Biomedical Engineering υποδηλώνει ότι ένας ηλεκτρομαγνητικός αισθητήρας κατασκευασμένος από αγώγιμα “e-threads” θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτική λύση στη συχνή παρακολούθηση με χρήση μαγνητικής τομογραφίας. Για να επικυρώσουν το έργο τους, οι ερευνητές κατασκεύασαν τρισδιάστατα εκτυπωμένα καλούπια άκρων και τα γέμισαν με κιμά για να προσομοιώσουν τον ιστό μόσχου ενός ανθρώπινου υποκειμένου μεσαίου μεγέθους.
Τα ευρήματά τους έδειξαν ότι ήταν σε θέση να αποδείξουν ότι ο αισθητήρας μπορούσε να μετρήσει μικρές αλλαγές όγκου στο συνολικό μέγεθος των άκρων και να παρακολουθήσει την απώλεια μυών έως και 51%. “Ιδανικά, ο προτεινόμενος αισθητήρας μας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από τους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης για να εφαρμόσουν πιο προσωπικά σχέδια θεραπείας για τους ασθενείς και να δημιουργήσουν μικρότερη επιβάρυνση στον ίδιο τον ασθενή”, δήλωσε η Allyanna Rice, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και πτυχιούχος ηλεκτρολόγος και μηχανική υπολογιστών στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Η πρώτη γνωστή προσέγγιση για την παρακολούθηση της μυϊκής ατροφίας χρησιμοποιώντας μια φορητή συσκευή, η μελέτη βασίζεται στην προηγούμενη δουλειά του Rice στη δημιουργία αισθητήρων υγείας για τη NASA. Η διαστημική υπηρεσία ενδιαφέρεται να παρακολουθεί την υγεία των αστροναυτών με διάφορους τρόπους, καθώς η αφιέρωση μεγάλου χρόνου στο διάστημα μπορεί συχνά να έχει επιζήμιες επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα.
Οι ερευνητές πέρασαν δεκαετίες προσπαθώντας να κατανοήσουν και να καταπολεμήσουν αυτές τις επιπτώσεις, και αυτή η μελέτη εμπνεύστηκε από τον στόχο της εύρεσης λύσεων σε ζητήματα υγείας που αντιμετωπίζουν οι αστροναύτες. Για παράδειγμα, ενώ οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ακόμη και τα μέλη του πληρώματος σε σύντομες διαστημικές πτήσεις μπορεί να παρουσιάσουν απώλεια μυϊκής μάζας και οστικής πυκνότητας έως και 20%, δεν υπάρχουν πολλά δεδομένα για το τι θα μπορούσε να έχει στο σώμα τους η ζωή στο διάστημα για πολύ μεγαλύτερες αποστολές. είπε ο Ράις.
«Ο αισθητήρας μας είναι κάτι που ένας αστροναύτης σε μακρά αποστολή ή ένας ασθενής στο σπίτι θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει για να παρακολουθεί την υγεία του χωρίς τη βοήθεια επαγγελματία γιατρού», είπε. Αλλά η δημιουργία μιας φορητής συσκευής ικανής να μετράει με ακρίβεια τις μικρές μυϊκές αλλαγές στο ανθρώπινο σώμα είναι πιο εύκολο να το πεις παρά να το κάνεις. Η Rice και η συν-συγγραφέας της Asiminia Kiourti, καθηγήτρια ηλεκτρολόγων και μηχανικών υπολογιστών στην Πολιτεία του Οχάιο, σχεδίασαν τη συσκευή για να λειτουργεί χρησιμοποιώντας:
- δύο πηνία, ένα που εκπέμπει και ένα που λαμβάνει,
- καθώς και έναν αγωγό κατασκευασμένο από ηλεκτρονικά νήματα που τρέχουν κατά μήκος του υφάσματος σε ένα ευδιάκριτο μοτίβο ζιγκ-ζαγκ.
Αν και το τελικό προϊόν μοιάζει με μανσέτα για την αρτηριακή πίεση, η Rice είπε ότι αρχικά ήταν μια πρόκληση να βρεθεί ένα μοτίβο που θα επέτρεπε ένα ευρύ φάσμα αλλαγών στο μέγεθος του βρόχου του αισθητήρα, ώστε να μπορεί να χωρέσει ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού. «Όταν προτείναμε για πρώτη φορά τον αισθητήρα, δεν καταλάβαμε ότι θα χρειαζόμασταν ένα εκτατό υλικό μέχρι να συνειδητοποιήσουμε ότι τα άκρα του ατόμου επρόκειτο να αλλάξουν», είπε. «Χρειαζόμαστε έναν αισθητήρα που μπορεί να αλλάζει και να λυγίζει, αλλά πρέπει επίσης να είναι σύμμορφος».
Μετά από κάποια δοκιμή και λάθος, διαπίστωσαν ότι ενώ το ράψιμο σε ευθεία γραμμή θα περιόριζε την ελαστικότητα του μανικιού, ένα μοτίβο ζιγκ-ζαγκ ήταν ιδανικό για να το ενισχύσει. Αυτό το ίδιο πρωτότυπο μοτίβο είναι ο λόγος που ο αισθητήρας μπορεί να κλιμακωθεί σε πολλά διαφορετικά μέρη του σώματος ή ακόμα και σε πολλές θέσεις στο ίδιο άκρο. Αν και το wearable απέχει ακόμα χρόνια από την εφαρμογή, η μελέτη σημειώνει ότι το επόμενο σημαντικό άλμα θα ήταν πιθανότατα η σύνδεση της συσκευής σε μια εφαρμογή για κινητά.
Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καταγραφή και παράδοση πληροφοριών υγείας απευθείας στους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης. Και για να βελτιώσει τη ζωή των μελλοντικών ασθενών τόσο στη Γη όσο και στο διάστημα, η Rice ανυπομονεί να συνδυάσει τον αισθητήρα με άλλα είδη συσκευών για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση προβλημάτων υγείας, όπως ένα εργαλείο για την ανίχνευση της απώλειας οστικής μάζας. «Στο μέλλον, θα θέλαμε να ενσωματώσουμε περισσότερους αισθητήρες και ακόμη περισσότερες δυνατότητες με το wearable μας», είπε η Rice.