EARSATS-19: Korvan sisäinen veren happisaturaatiomittaus COVID-19-seurannassa (EARSATS-19)

Veren happisaturaation (SpO2) ei-invasiivinen ambulatorinen estimointi on noussut tärkeäksi kliiniseksi vaatimukseksi hypoksian (veren alhainen happipitoisuus) havaitsemiseksi COVID-19:n viivästyneessä infektion jälkeisessä vaiheessa, jolloin vaarallista hypoksiaa voi esiintyä ilman subjektiivista hengenahdistusta. . Tämä nyt yleisesti "hiljaiseksi" hypoksiaksi kutsuttu on välitön kliininen tekijä.

COVID-19-pandemia asettaa huomattavia paineita kliinisille resursseille, sillä avohoidossa olevat potilaat kotiutettiin usein kotiin hoidettavaksi virtuaaliosastoilla päivittäisten puhelinkonsultaatioiden avulla. Nyt alkuhuippu on tasaantunut, alamme ymmärtää haasteen seurata potilaita, joilla on COVID-19-tauti niin määrin, että sen tekeminen ajoissa ei ole mahdollista (BTS-ohje 6 viikkoa).

Huoli kasvaa siitä, että valtava määrä COVID-19:stä selviytyneitä on suurentunut kroonisten keuhkosairauksien, kuten keuhkofibroosin, riski, jolloin alhaisen SpO2:n kuvioiden varhainen havaitseminen voisi paljastaa kipeästi kaivattuja oivalluksia taudin etenemisen estämiseksi. Perinteisen SpO2:n (veren hapen prosenttiyksikön) mittauksen haitat, epäkäytännöllisyydet ja epätarkkuudet käyttämällä tavanomaista sormianturia diskreeteihin lukemiin ovat vakiintuneet. Käyttäjäystävällinen, etäkäyttöinen jatkuva SpO2-seurantatyökalu mahdollistaisi siksi mahdollisen heikentymisen nopean tunnistamisen kotiutuksen jälkeen ja myös pidemmän aikavälin toipumisen seurannan, mikä mahdollistaa potilaiden tarkan luokittelun rajallisten seurantaresurssien perusteella.

Hearables ja In-Ear Photoplethysmography

Heijastava fotopletysmografia (PPG), joka käyttää muutoksia punaisen ja infrapunavalon välisessä suhteessa SpO2:n arvioimiseen, voidaan mitata mistä tahansa kohdasta, jossa on verisuonia, mutta SpO2-mittaus on perinteisesti tehty sormista tai joskus korvalehdestä. Viimeaikainen kiinnostus Hearables9:n kehittämiseen on nostanut korvakäytävän ensisijaisena elintoimintojen mittauspaikkana digitaalisessa terveysteknologiassa. Itse asiassa korvakäytävä, joka toimii suojana ulkoiselta sähköiseltä melulta (muistuttaa luonnon rakentamaa Faradayn häkkiä), tarjoaa ainutlaatuisen mahdollisuuden fysiologisiin mittauksiin, koska se on yleisesti kiinteässä asennossa suhteessa sydämeen (korva-elektrokardiogrammi) ja läheisyydestään. aivoihin (korvaelektroenkefalogrammi). Raajoihin verrattuna pää liikkuu vähemmän jokapäiväisessä elämässä, ja tämä on yksi ominaisuus, joka on auttanut määrittämään puettavien laitteiden soveltuvuuden korva-EKG:n ja korva-EEG:n havaitsemiseen.

Toisin kuin sormen ja korvalehteen PPG-signaali, korvan sisäinen PPG on osoittanut, että korvakäytävä, koska se on kapea ontelo ja tasainen verenkierto, tarjoaa signaalin, joka on vakaa ja vastustuskykyinen hypotermian aikana tapahtuville veren tilavuuden muutoksille. Tämän ominaisuuden ansiosta korvakäytävä on ensisijainen paikka kehon sisälämpötilan tarkalle mittaukselle. Korvan sisäisen PPG:n on myös osoitettu olevan paljon herkempiä kuin korvalehti ja sormen PPG hengityksen aiheuttamille amplitudivaihteluille, mikä mahdollistaa paremman hengitystiheyden mittaamisen. Lisäksi korvalehtien pulssioksimetrian ja käden tai jalan pulssioksimetrian välillä on havaittu olevan merkittävä viive hypoksemian (veren alhainen happipitoisuus) havaitsemisessa.

Professori Mandicin ryhmän johtama aikaisempi työ tekniikan tiedekunnassa osoitti, että 14 terveen vapaaehtoisen tutkimuksessa korvan sisäinen PPG verrattuna nykyiseen hoitotasoon - sormiklipsiin - korvansisäinen anturi osoittaa, että se ei ole huonompi ja mahdollista parempi. mitä tulee veren keskimääräisen happiviiveen havaitsemiseen (aika, joka kului minimaalisen veren hapen muutoksen havaitsemisesta korvassa minimaalisen veren hapen havaitsemiseen sormessa) 12,4 sekuntia, mikä on nopeampi tunnistaa akuutti desaturaatio.

PERUSTELUT NYKYISEEN TUTKIMUKSIIN

Tämän hankkeen tavoitteena on selvittää SpO2-mittauksen toteutettavuus korvakäytävästä kätevänä seurantapaikkana COVID-19-seurantapotilaspopulaatiossa ja suorittaa kattava vertailu oikean etusormen kanssa - tavanomaiseen kliiniseen mittauskohtaan. Tutkimuksen alkuvaihe alkaa yhteensä n = 60 potilaalla; 30 potilasta, jotka ovat sairaalassa osana rutiininomaista kliinistä COVID-19-jälkeistä seurantaa, joka sisältää jo SpO2-valvonnan ja kuuden minuutin kävelytestin (6MWT). Tähän tutkimukseen myös värvätään 30 kroonista keuhkosairautta sairastavaa potilasta, jotka osallistuvat myös näihin rutiininomaisiin avohoitotutkimuksiin.

Jatkuva desaturaation seuranta ja nopea havaitseminen voivat tarjota varhaisemman varoituksen huononemisesta tai parantuvan liikeradan yksityiskohtaisen seurannan. Nykyiset vaihtoehtoiset seurantastrategiat ovat reaktiivisia ja kaikki pyörivät klassisen sormen tai korvalehteen kiinnikkeen ympärillä, jotka ovat vähemmän herkkiä ja asettavat useita haasteita jatkuvalle valvonnalle. Eläminen jokapäiväisessä elämässä sormenpidikkeen tai jopa korvalehtipidikkeen kanssa on ongelmallista, koska sormipidikkeen liikeartefakteista aiheutuu paljon suurempi signaalikohina verrattuna vakaaseen pään asentoon sijoitettuun korvanappulaan.

Potilaan näkökulmasta tässä tutkimuksessa käytettävä korvatyynyn muototekijä on heille tuttu, sillä se on samanlainen kuin korvakuulokkeet, ja se on paljon vähemmän häiritsevä päivittäisessä toiminnassa kuin sormenpidike. Siksi jatkuva seuranta aktiivisen päivä- ja yöaikaan on paljon käyttäjäystävällisempi ja elintärkeä nuoremmille ja mahdollisesti aktiivisemmille COVID-19-potilaille. Jatkuva seuranta mahdollistaisi protokollapohjaisten hoitoreittien kehittämisen, jotta potilaille voidaan tarjota entistä enemmän tuettua itsehoitoa, mikä vapauttaisi elintärkeitä resursseja tulevien pandemioiden aikana.

Tässä pilottitoteutettavuustutkimuksessa tuotetut tiedot mahdollistaisivat skaalauksen, jotta voidaan valmistautua suurempiin tutkimusprojekteihin mahdollisissa myöhemmissä ylijännitepurkauksissa ja seurannassa. Seuraava vaihe siirtyisi avohoitoseurantaan, jolloin avohoidossa olevat potilaat lähtisivät kotiin laitteen kanssa ja lisättäisiin COVID-potilaspopulaatioita, kuten laitospotilaita, joita seurataan heikkenemisen varalta. Nämä laitteet voisivat tarjota tarkan jatkuvan SpO2-seurannan ja havaita heikentymisen ennen niiden kehittymistä. hengenahdistusta ja heidän tilastaan ​​tulee hengenvaarallinen. Siksi tämä projekti täydentää suoraan NHS:n strategista prioriteettia COVID-19-positiivisten potilaiden varhaisessa tuettuun kotiutuksen seurantaan ja pitkäaikaisten komplikaatioiden seurantaan.

COVID-19-seurantaklinikan kohortti (n = 30) on ihanteellinen arvioimaan tätä tekniikkaa. Määrällisesti katsottuna huomattava osa näistä potilaista kokee todennäköisesti desaturaatiota 6MWT:n aikana, mikä tarjoaa mahdollisuuden testata laitteen kykyä havaita tämä. Laadullisesti, koska monet näistä potilaista ovat joutuneet joko sairaalahoitoon tai kotiseurantaan – ja siksi heillä on kokemusta SpO2-valvonnasta – he ovat ainutlaatuisen päteviä tarjoamaan arvokasta tietoa käyttökokemuksesta. Samoin kroonisen keuhkosairauden kohortti (n = 30), joka osallistuu rutiininomaiseen OP-perustason SpO2-mittaukseen ja 6MWT:hen, sopii myös hyvin tähän tutkimukseen.

Pitkällä aikavälillä tämä tekniikka tulee olemaan myös korvaamaton laite hengityspotilaiden kotiseurantaan. Nykyisen pandemian lisäksi on olemassa yleinen pyrkimys saada yksilöllisempiä terveystietoja siten, että kapillaarin happisaturaation (SpO2) pulssioksimetrinen mittaus todennäköisesti laajenee lähitulevaisuudessa sekä puettavan terveysteknologian kliinisille että kuluttajamarkkinoille.