Etäbiomonitorointi (RBM) äitien ja vastasyntyneiden lämpötilan seurantaan: Prekliininen ja kliininen arviointi

Tutkimusympäristö: St John's Medical College Hospital, Bangalore, 1300-paikkainen korkea-asteen hoitosairaala, jossa on 2500 synnytystä vuodessa ja tason 3 päiväkoti, joka hoitaa 1000 vastasyntynyttä (syntynyt: synnynnäinen suhde = 2:1) vastasyntyneessä tehohoitoyksikössä (NICU) vuosittain, joista kolmasosa on matalapainoisia ja viidesosa keskosia.

Lämpötilan mittauspaikan valinta aikuisella ja vastasyntyneellä: Aikuisella olkavarsi valittiin jatkuvaan seurantaan. Vastasyntyneen vatsan ihon lämpötila valittiin. Sen lisäksi, että se on lähellä maksaa, metabolisesti aktiivista elintä, joka helpottaa mittaamista lähellä sydänlämpötilaa, se on myös ei-invasiivinen menetelmä, joka on vakaa, jatkuva, helppokäyttöinen ja mukava lapselle.

Innovation Pathway: USAID 2006 Innovation Pathway -malli otettiin käyttöön ja se sisälsi neljä vaihetta tutkimuksesta kenttäkäyttöön - (1) prioriteettien asettamisvaihe ja tuotesuunnittelu (2) tuotekehitys ja konseptin todistaminen (3) tuotteen esittely ja ( 4) kenttätoteutus. Osana vaihetta 1 alavaiheet (a) ongelman tunnistaminen (epidemiologinen/teknologinen/sosiaalinen/taloudellinen jne.), (b) lämpötilanmittauslaitteiden ja muiden asioiden (lämpötila-anturit tai termistorit) kriittinen tarkastelu , kehon ydinlämpötilan mittausongelmat jne.) ja (c) tämän laitteen markkinaraon määrittäminen muihin laitteisiin nähden horisonttiskannauksen avulla.

Ensimmäisenä askeleena tarkasteltiin äitien ja vastasyntyneiden kuolleisuuden ja sairastuvuuden pääsyiden epidemiologista taakkaa. Teknologinen tarkastelu paljasti, että äidille tai vastasyntyneelle elintoimintojen havaitsemista varten kiinnitettävän laitteen oli oltava lääketieteellistä luokkaa oleva laite, jolla on erittäin äärimmäinen korkea turvallisuusprofiili. Lisäksi sen piti pysyä toimivana tilanteissa, kuten vastasyntyneen likaantuessa tai kastuessa, ja toimia myös eri alueilla, joilla asukastiheys vaihtelee, sekä rakennuksissa. Arvioitiin useita laitteita, kuten ThermoSpot®, lämpötila-anturitunniste ja etä-infrapunapohjaiset instrumentit. Yhteiskunnallinen tarkastelu paljasti, että jatkuvasti vartaloon pitkiä aikoja kiinnitetty anturi ei ollut erilainen kuin aikuisten käsivarsien tai lasten kaulan/vyötärön ympärille kiinnitetyt talismaanit, joten se ei ehkä ole liian epämiellyttävä perheille. Taloudellinen katsaus paljasti, että laitteen on oltava edullinen, jotta sitä voisi käyttää laajalti, erityisesti pienituloisten väestöryhmien keskuudessa. Toteutuskatsauksessa keskityttiin tällaisen laitteen mahdolliseen käyttöönottoon ja käyttöön maaseutu-, kaupunki- ja slummiyhteisöissä.

Käsitteellinen kehys: Etävalvonnan käsitteellinen kehys koostui viidestä osasta: (1) edullinen, puettava anturitunniste; (2) yhdyskäytävälaite, joka toimii erittäin vähätehoisena "reaaliaikaisena" viestintälinkkinä; (3) säästöpossu kaupallisessa solukkoviestintäverkossa; (4) älykäs data-analytiikkajärjestelmä; ja (5) palautesilmukka hoitajalle tai etulinjassa olevalle terveydenhuollon työntekijälle. Tämä kehys piti suunnitella, suunnitella, prototyyppiä ja kehittää A-luokan lääketieteelliseksi laitteeksi, jonka riskitaso on alhaisin Intian lääkinnällisten laitteiden sääntelyviranomaisen mukaan pitäen mielessä, että lopputuotteen tulisi mahdollistaa hyvän hoidon laadun (QoC) periaatteet, nimittäin tehokkuus, oikea-aikaisuus, turvallisuus, ihmiskeskeisyys ja tasapuolisuus.

Vaatimukset komponenteille Kaksi keskeistä vaatimusta vartaloanturille olivat turvallisuus ja tarkkuus. Kun otetaan huomioon vastasyntyneen ihon herkkyys, laitteen oli oltava hypoallergeeninen, räjähdys-/vuototiivis, aiheutettava mahdollisimman vähän infektioita ja haihdutettava mahdollisimman vähän lämpöä tai erittäin pienitehoista, ionisoimatonta sähkömagneettista säteilyä. nLaitteen ihoon kiinnittämiseen käytetyn liiman tulisi samoin aiheuttaa mahdollisimman vähän "lääketieteelliseen liimaan liittyvää ihovauriota" (MARSI), allergiaa tai infektioita. Laitteen tarkkuuden tavoite oli +/-0,2°C in vitro -olosuhteissa ja +/-0,5°C varsinaisessa kliinisessä käytännössä. Muita laitteen mekaanisia vaatimuksia olivat: pitkä akun käyttöikä jopa 28 päivää (näytteenottotiheydellä 5 minuuttia); kestävyys (ilman toimintahäiriöitä joutuessaan kosketuksiin kehon nesteiden, kuten hien, veren, virtsan, ulosteiden jne. kanssa); vähintään "suojausluokka 67" (pölytiivis ja vedenpitävä); ihmiskeskeinen ja esteettinen suunnittelu, joka ei häiritse pitkäaikaista käyttöä; ja kyky kestää lievää iskua tai tärinää; ja ettei laitetta saa asettaa uudelleen vahingossa. Laitteelle asetettiin myös vaatimus tallentaa tietoja paikallisesti ja kommunikoida yhdyskäytävälaitteen kanssa tiedon siirtämistä varten konfiguroidun matkapuhelinverkon kautta.

Tuotesuunnittelu ja -suunnittelu: Kliinisten vaatimusten pohjalta laadittiin alustava suunnittelu ja myöhemmät suunnitteluvalinnat tehtiin useita iteraatioita teknisten ominaisuuksien ja käyttäjien arvioiden perusteella. Puettavat anturikotelot olivat kiven tai kolikkopinon muotoisia, ja kaikki elektroniikka oli upotettu sisään. Laitteen suorituskyvyn, kestävyyden ja luotettavuuden varmistamiseksi suoritettiin joukko testejä (sekä mekaanisia että sähköisiä). Useiden esitestauskierrosten jälkeen suunnittelun optimointi saavutettiin.

Prototyyppi ja toteutus: Prototyypin anturilaitteen tiedot on annettu muualla. Lyhyesti sanottuna monikerroksisella painetulla piirilevyllä kehitetty anturilaitteistoalusta koostui mikro-ohjaimesta (MCU), jossa oli integroitu Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) ja 12-bittinen ADC {Analog to Digital Converter} (CC2540 Texas Instrumentsilta). ), NICU-luokan lämpötila-anturi, jossa on analoginen etupiiri, tila-LEDit {Light Emitting Diode}, virtalähde ja RF {Radio-Frequency} baluuni {sähkölaite, joka muuntaa balansoidun ja epäsymmetrisen signaalin} lähettää suodattimen ja antenni langattomaan viestintään yli 2,4 GHz {gigahertsi} ISM {Industrial Scientific and Medical} -taajuudella. Erittäin tarkkoja lämpötilamittauksia varten käytettiin erittäin tarkkoja MF51E NTC {korkean tarkkuuden negatiivinen lämpötilakerroin} termistoreita. Käytettiin sulautettua käänteistä F-antennia (IFA), jolla oli suurempi hyötysuhde, pidempi kantama ja laajempi kaistanleveys kuin siruantennilla. Siinä oli myös erittäin pieni toleranssivastus, joka mahdollisti pienen virrankulutuksen sekä aktiivisessa (150μA) että lepotilassa (1μA). Anturilaitteisto oli ohjelmoitavissa vaatimusten mukaisesti. Laitteen virtalähteenä oli 3 voltin kolikkoparisto. Vauvaystävällinen kotelo on valmistettu lääketieteellisestä hypoallergeenisesta muovista.

Anturi kommunikoi yhdyskäytävälaitteen (älypuhelimen tai Raspberry pi -laitteen) kanssa, joka saattoi myöhemmin välittää lämpötilatiedot suojatun Internet-runkoverkon kautta GPRS:n {General Packet Radio Service}/Wi-Fi:n kautta keskitettyyn tietokantaan tallennusta varten (verkkokuva). 3).

Laitetestauksen vaiheet: Laitetestauksen suunnitellut vaiheet olivat prekliiniset testaukset (kesäkuussa 2013) ja kliinisen kokeen vaiheet I& IIa {tutkimukset/pilottitutkimukset, jotka on suunniteltu osoittamaan kliinistä tehoa tai biologista aktiivisuutta ("proof of concept" -tutkimukset)}. turvallisuuden ja tehon arviointi seuraavassa järjestyksessä: terveet aikuiset vapaaehtoiset (toukokuu 2014); terveet äidit (tammi-helmikuu 2015); terveet vauvat (helmikuu 2015); vakaat vauvat NICU:ssa (helmi-maaliskuu 2015) ja vauvoja, joilla on sairaus, kuten hypoksinen iskeeminen enkefalopatia (maaliskuu 2015). Prekliinisen laboratoriotutkimuksen tulokset julkaistiin aiemmin. Lyhyesti sanottuna anturilaitteen vasteaika lämpötasapainon saavuttamiseksi ympäristön kanssa oli 4 minuuttia verrattuna 3 minuuttiin, joka havaittiin vertailustandardina käytetyllä tarkkuusluokan digitaalisella lämpömittarilla. Tarkkuuden suhteen virheen laskettiin olevan 0,1 °C:n sisällä vertailustandardista, kun käytettiin vesihauteita lämpötila-alueella 25 °C - 40 °C. Testauksen kliinisen vaiheen yksityiskohdat on kuvattu alla.

Seitsemän vapaana elävää tervettä aikuista vapaaehtoista (miehet = 2; naiset = 5), joilla ei ollut tunnettuja sairastumisia, olivat ensimmäisen vaiheen osallistujia 7 päivän aikana. Heillä kaikilla oli laitteet kiinnitetty käsivarrella, joka oli kiinnitetty tarranauhalla vasempaan olkavarteensa, ja heitä pyydettiin antamaan vähintään 24 tunnin havaintoja yhdeltä tai useammalta päivältä ja raportoimaan kaikista haittatapahtumista tai sivuista. - vaikutuksista, joita he kokivat. Samanaikaisesti he muistivat myös ajoitetut kainaloiden lämpötilalukemat (vähintään 5 kertaa 24 tunnin ikkunassa) käyttämällä digitaalista lämpömittaria parivertailuja varten.

Testit terveillä synnytyksen jälkeisillä äideillä (n=11) suoritettiin ensin niille, joiden vauvat olivat hyvin, synnytyksen jälkeisellä osastolla ja sitten äideillä (n=7), joiden vastasyntyneet oli otettu NICU:hun. Laitteet kiinnitettiin olkavarsiin tarranauhalla kiinnitetyllä käsivarrella. Parillisia lukemia, jotka otettiin 5 minuutin välein 1 tunnin jakson aikana kainalo digitaalisella lämpömittarilla, verrattiin anturin lukemiin sen aikaleimalla.

Vastasyntyneiden testaus tehtiin kolmessa eri vaiheessa, joissa kaikissa laitteet kiinnitettiin puuvillalla ja mikrohuokoisella liimalla epigastriumin yläosaan. Ensimmäisessä vaiheessa hyvinvoivien vauvojen (n=3) varhaisessa vastasyntyneessä postnataalisella osastolla mitattiin kainalolämpötilat 5 minuutin välein 1 tunnin aikana digitaalisella lämpömittarilla ja niitä verrattiin anturin lukemiin. Toisessa vaiheessa rekrytoitiin sairaita, mutta vakaita vastasyntyneitä (n=10) NICU:sta. Ne olivat säteilylämmittimen alla lämpötila-anturi kiinnitettynä ylävatsaan anturilaitteen viereen, joten 5 minuutin välein 1 tunnin jakson aikana lämpimästä paneelista otettuja lukemia verrattiin anturin lukemiin. Mutta koska kaikkien näiden vauvojen lämpötilat pidettiin kapealla normaalialueella säteilylämmittimen alla, otettiin mukaan yksi sairas vauva, jolla oli hypoksinen iskeeminen enkefalopatia (HIE) syntymän asfyksian vuoksi ja joka oli hoidossa terapeuttisella koko kehon jäähdytyksellä. Tämä helpotti lukemien vertailua välillä 33–34 °C hoidon jäähdytys- ja uudelleenlämmitysvaiheiden aikana. Lämpöpaneelista 5 minuutin välein otetut säteilylämmittimen mittaustulokset verrattiin anturin lukemiin.

Määritelmät Turvallisuus: Puettavien anturilaitteiden haittatapahtumien raportointi- ja ratkaisuprotokolla otettiin käyttöön. Tämä mahdollisti haittatapahtumien lukumäärän ja vakavuuden sekä yksilöllisen kliinisen hallinnan tallentamisen sekä palautteen laitesuunnittelun muutoksista. Kirjattavat haittatapahtumat olivat: ihotulehdus, infektio, lämpövaurio, säteilyvaurio, laitevuoto/räjähdys ja muut.

Tarkkuus: Laitteen arvo arvioitiin vertaamalla laitteen tallentamia lämpötiloja muihin kliinisessä käytännössä rutiininomaisesti käytettyihin mittauksiin. Synnytyksen jälkeisillä osastoilla oleville äideille ja hyvinvoiville vauvoille vertailut tehtiin laitteen lämpötilojen ja kainaloiden lämpötilojen välillä, jotka luettiin digitaalisesta lämpömittarista (kun lukemat vakiintuivat piippauksen jälkeen - yleensä 3 minuutin kuluttua); vastasyntyneille NICU:ssa vertailut tehtiin aikaleimattujen laitteiden lämpötilojen ja ihoanturien lämpötilojen välillä, jotka saatiin kalibroitujen säteilylämmittimien ohjauspaneeleista (Phoenix Medical Systems Private Limited, Chennai, Intia tai Zeal Medical Ltd, Mumbai, Intia).

Tilastollinen analyysi: Keskimääräinen [+/-standardipoikkeama (S.D.)] laskettiin äideillä ja vastasyntyneillä havaittujen parillisten lukemien sarjoille, ja keskimääräiset erot saatiin. Kahden eri menetelmän välisen merkitsevyyden testaamiseen käytettiin parillista t-testiä.

Etiikka: Eettinen hyväksyntä tutkimukselle saatiin St John's Institutional Ethics Review Boardilta (IERB #59/2011, päivätty 15. maaliskuuta 2011 & # 125/2014, päivätty 16. elokuuta 2014). Kliininen tutkimus rekisteröitiin Intian kliinisten tutkimusten rekisteriin (CTRI/2015/05/005779). Tietoinen suostumus saatiin kaikilta osallistujilta/hoitajilta.