O îngrijire mai bună a pacienților datorită progreselor în domeniul senzorilor și al tehnologiei digitale

Figura 1. Platforma de dezvoltare pentru monitorizarea semnelor vitale (VSM) creată de Analog Devices.

Transformarea pe scară largă a modului în care sunt furnizate serviciile medicale începuse deja, înainte ca apariția SARS-CoV-2 (virusul care provoacă COVID-19) să dea un nou impuls inovației medicale. Înainte de pandemia din 2020, populațiile îmbătrânite din țările dezvoltate, disponibilitatea aproape universală a conectivității mobile în bandă largă și dezvoltarea unor tehnologii sofisticate de detecție au fost elementele cheie care au impulsionat adoptarea unor metode mai personalizate, digitale sau de monitorizare și diagnosticare de la distanță a pacienților. Pe măsură ce pandemia de coronavirus sporește presiunea asupra facilităților spitalicești limitate, furnizorii de servicii medicale accelerează implementarea de noi tehnologii de testare și monitorizare în afara spitalului. Inovațiile în materie de senzori permit, acum, măsurarea semnelor vitale și analiza probelor cu o precizie de calitate clinică la domiciliu sau la punctul de îngrijire, eliminând necesitatea de a trimite probe pentru procesare la un laborator aflat la mare distanță, oferind în același timp, rezultate prompte pentru obținerea unui diagnostic rapid.

Acest lucru marchează o schimbare majoră față de procedura standard de operare medicală, veche de zeci de ani. În modelul convențional de tratament medical, un pacient se prezenta la spital atunci când simptomele deveneau evidente sau pentru un control anual de rutină și era supus unui set de teste unice, care, adesea, erau trimise pentru analize de laborator, înainte de a se stabili un diagnostic sau o evaluare a stării de sănătate. În multe cazuri, acest diagnostic venea la mult timp după consultarea inițială și se baza pe această singură “imagine” a stării pacientului.

Atunci, când echipamentele sofisticate necesare pentru monitorizarea semnelor vitale și a simptomelor erau rare și disponibile doar în spitale sau în alte unități medicale specializate, acest tip de abordare a tratamentului avea sens.

Dezvoltarea noilor tehnologii de detecție în domeniul medical a creat condițiile pentru o concepție radical diferită a tratamentului medical. În locul echipamentelor mari și fixe de monitorizare medicală utilizate în spitale, noua abordare a monitorizării pacienților utilizează dispozitive care:

Sunt mici sau chiar purtabile
Consumă puțină energie, astfel încât pot opera fiind alimentate de la baterii
Oferă măsurători precise, de calitate clinică

Astfel, servicii precum monitorizarea și efectuarea de teste medicale pot să fie scoase din spitale și efectuate în unități locale, cum ar fi cabinetele medicilor de familie sau chiar la domiciliul pacientului. Pentru un confort și mai mare pentru pacient, dispozitivele purtabile, cum ar fi plasturii, pot funcționa continuu și discret, pentru a permite monitorizarea 24/7 oriunde.

Un diagnostic mai bun prin monitorizare în viața reală

Motivația de a pune în aplicare noi tehnologii de monitorizare de la distanță se datorează în parte penuriei de resurse. Presiunea asupra spitalelor – așa cum s-a întâmplat, când infecțiile COVID-19 au atins un vârf în 2020 – a demonstrat că sistemele de sănătate pot fi rapid copleșite de o creștere a cererii de servicii de îngrijire acute. Așadar, relocarea pacienților, care necesită monitorizarea semnelor vitale dintr-un pat de spital în alte unități medicale sau la domiciliul acestora este o strategie rezonabilă pe termen lung.

Dar, la fel de important, monitorizarea cu ajutorul unui dispozitiv portabil sau purtabil poate furniza date mai utile și poate produce rezultate mai bune pentru pacienți. Noua tehnologie de monitorizare medicală permite urmărirea extinsă a semnelor vitale, cum ar fi ritmul cardiac, variabilitatea ritmului cardiac, saturația oxigenului în sânge (SpO₂) și temperatura. Prin monitorizare continuă, pot fi descoperite tendințe și tipare ce nu pot fi detectate printr-o imagine pe care un practician o poate capta într-o singură întâlnire cu un pacient. Dezvoltarea în paralel a tehnologiei de diagnosticare cu ajutorul inteligenței artificiale (AI) înseamnă că monitorizarea fluxului de date poate fi automatizată.

În loc să aglomereze medicul pacientului cu foarte multe date, abordarea bazată pe inteligența artificială utilizează tehnologia pentru a monitoriza în fundal tiparele semnelor vitale și pentru a semnala doar atunci când este necesară intervenția personală a medicului. Prin detectarea semnalelor precursoare, care indică o viitoare morbiditate, pacientul și medicul pot lucra împreună la modificarea medicației, a stilului de viață sau a dietei pentru a preveni apariția unor afecțiuni care, anterior, s-ar fi soldat cu o spitalizare pentru reabilitarea medicală.

În plus, prin monitorizarea la domiciliu sau la un punct de asistență medicală se pot dezvălui informații despre starea de sănătate a pacientului în viața reală, nu în cadrul artificial și adesea stresant al unei secții de spital. Cei mai noi senzori purtabili multiparametrici pot combina semnele vitale cu măsurarea altor indicatori, cum ar fi mișcarea și somnul, pentru a plasa datele medicale în contextul stilului de viață al pacientului.

Noi descoperiri în aplicarea tehnologiei semiconductoarelor

Introducerea acestui nou mod de monitorizare a pacienților este rezultatul unei serii de evoluții în domeniul tehnologiei semiconductoarelor și al informaticii din secolul 21.

În domeniul optoelectronicii, au fost dezvoltate soluții de senzori optici pentru efectuarea de fotopletismografii (PPG – photoplethysmography), care utilizează metode optice neinvazive pentru a calcula frecvența cardiacă, frecvența respiratorie și SpO₂. De asemenea, senzorii de mișcare MEMS miniaturali pot măsura activitatea pacientului, cum ar fi sesiunile de exerciții fizice și calitatea somnului, pentru a pune în context semnele vitale.

În spitale, o mare parte din echipamentele utilizate pentru monitorizarea semnelor vitale sunt voluminoase și consumatoare de energie. Prin implementarea acestor capabilități de măsurare la nivel de cip, producătorii de semiconductoare, cum ar fi Analog Devices, fac posibilă crearea unor produse precum plasturii medicali aplicați pe piele, care pot funcționa fiind alimentați de la baterii timp de zile sau săptămâni, transmițând, wireless, valorile măsurătorilor către un dispozitiv gazdă, cum ar fi un telefon inteligent. Prin intermediul acestei gazde, măsurătorile pot fi încărcate în siguranță către un serviciu de diagnosticare în cloud, care poate transforma un flux de semnale electrice brute în date ce pot fi utilizate în scopuri medicale.

Expertiză tehnologică și cunoașterea aplicațiilor din domeniu

Una este să poți descrie cerințele funcționale ale semiconductoarelor și sistemelor de calcul care permit pacienților să poarte un ceas inteligent sau un plasture pentru monitorizarea semnelor lor vitale și alta este să implementezi soluții, care utilizează aceste tehnologii, într-un produs real.

La Analog Devices, serviciile oferite inovatorilor din domeniul tehnologiei medicale pot începe cu tehnologia semiconductoarelor, dar nu se opresc aici. Acesta este motivul pentru care susținem clienții cu o combinație de experți tehnici și specialiști în domeniul medical.

Experții din domeniul medical au sarcina de a înțelege în profunzime cerințele aplicațiilor și atributele lor cheie, cum ar fi reglementările și confidențialitatea datelor, care caracterizează piața. Clienții care dezvoltă produse medicale complexe pot inova mai rapid, cu mai multă libertate și cu o mai mare încredere într-un rezultat de succes atunci când sunt susținuți de experți care înțeleg nu numai tehnologia, ci și aplicația lor.

În domeniul monitorizării semnelor vitale, această expertiză aplicativă este susținută de platforme de dezvoltare. Ceasul de studiu pentru monitorizarea semnelor vitale (VSM), de exemplu, este o platformă de dezvoltare deschisă multiparametrică. Dispunând de o suită de senzori într-un factor de formă portabil convenabil, acesta oferă un set continuu de măsurători ale semnelor vitale pentru a fi utilizat în dezvoltarea de algoritmi biomedicali.

Ceasul pentru monitorizarea semnelor vitale implementează PPG și ECG pentru a măsura ritmul cardiac și variabilitatea ritmului cardiac. Accelerometrul său MEMS efectuează numărarea pașilor și este utilizat pentru a îmbunătăți și informa algoritmii sensibili la artefactele de mișcare. Senzorii de pe ceas măsoară temperatura și impedanța, valori utilizate în algoritmi pentru a monitoriza stresul și compoziția corporală. Aceste capabilități sprijină cercetările efectuate de instituțiile medicale și academice pentru a evalua noi cazuri de utilizare pentru monitorizarea pacienților de la distanță.

Avantajele oferite de transferul (și monitorizarea) pacienților în afara spitalului sunt clare. Bazându-se pe componente miniaturale precise, cu consum redus de putere, cum ar fi senzori, convertoare analog-digitale și procesoare de semnal digital, atât ceasul robust VSM de la Analog Devices, cât și alte platforme de dezvoltare de acest tip reprezintă bazele pe care producătorii de dispozitive medicale inovatoare pot construi dispozitivele de monitorizare de mâine.

Autor:
Giuseppe Olivadoti
Director de marketing și aplicații (Digital Healthcare)

Despre autor: Giuseppe Olivadoti s-a alăturat companiei Analog Devices în 2000. În timpul petrecut la ADI, a ocupat o serie de funcții în domeniul ingineriei, vânzărilor și conducerii afacerilor. În prezent, Giuseppe este director de marketing și aplicații pentru departamentul Digital Healthcare al companiei Analog Devices. Înainte de această funcție, a ocupat poziții de conducere în vânzări în Europa și în America.

Giuseppe deține o diplomă în inginerie electrică de la Northeastern University și un master în administrarea afacerilor de la University of Phoenix. În prezent, locuiește în Boston. El poate fi contactat la giuseppe.olivadoti@analog.com

Analog Devices