EARSATS-19: COVID-19 후속 조치에서 혈중 산소 포화도의 인이어 측정 (EARSATS-19)

혈중 산소 포화도(SpO2)의 비침습 외래 추정은 COVID-19의 감염 후 지연 단계에서 저산소증(낮은 혈중 산소)을 감지하기 위한 중요한 임상 요구 사항으로 부상했습니다. . 현재 일반적으로 '조용한' 저산소증이라고 불리는 이 현상은 즉각적인 임상 동인을 제시합니다.

COVID-19 팬데믹은 매일 전화 상담을 통해 가상 병동에서 돌보기 위해 종종 집으로 퇴원하는 외래 환자의 임상 자원에 상당한 압박을 가하고 있습니다. 이제 초기 급증이 안정되었고, COVID-19에 걸린 환자를 적시에 추적하는 것이 불가능하다는 것을 의미하는 대량의 환자를 추적하는 문제를 이해하기 시작했습니다(BTS 지침 6주).

수많은 COVID-19 생존자들이 폐 섬유증과 같은 만성 폐 질환의 위험이 증가할 것이라는 우려가 커지고 있습니다. 낮은 SpO2 패턴을 조기에 포착하면 질병 진행을 예방하는 데 절실히 필요한 통찰력을 발견할 수 있습니다. 불연속 판독을 위해 기존의 손가락 탐침을 사용하여 SpO2(혈액 산소의 백분율 단위)를 측정하는 방식의 불편함, 비실용성 및 부정확성은 잘 알려져 있습니다. 따라서 사용자 친화적인 원격 연속 SpO2 모니터링 도구를 사용하면 퇴원 후 악화를 신속하게 식별하고 장기 회복을 추적하여 제한된 후속 리소스로 환자를 정확하게 분류할 수 있습니다.

히어러블 및 인이어 Photoplethysmography

적색광과 적외선 사이의 비율 변화를 사용하여 SpO2를 추정하는 반사형 광혈류량 측정법(PPG)은 맥관 구조가 있는 피부가 있는 모든 부위에서 측정할 수 있지만 SpO2 측정은 일반적으로 손가락이나 때때로 귓불에서 이루어졌습니다. Hearables9 개발에 대한 최근의 관심은 외이도를 디지털 건강 기술에서 바이탈 사인 측정을 위한 선호 사이트로 홍보했습니다. 실제로, 외부 전기 노이즈(자연적으로 만들어진 패러데이 케이지와 유사)로부터 보호막 역할을 하는 외이도는 심장(귀-심전도)에 대한 일반적인 고정 위치와 근접성으로 인해 생리학적 측정을 위한 고유한 기회를 나타냅니다. 뇌(귀-뇌전도). 사지와 관련하여 머리는 일상 생활에서 덜 움직이며 이는 Ear-ECG 및 Ear-EEG를 감지하는 웨어러블의 실현 가능성을 확립하는 데 도움이 되는 속성 중 하나입니다.

손가락 및 귓불 PPG 신호와 달리 인이어 PPG는 이도가 일정한 혈액 공급이 있는 좁은 공동이기 때문에 안정적이고 저체온증 동안 발생하는 혈액량의 변화에 ​​저항하는 신호를 제공한다는 것을 보여주었습니다. 이 속성은 외이도를 정확한 코어 체온 측정을 위한 선호 위치로 설정했습니다. 또한 인이어 PPG는 호흡으로 인해 발생하는 진폭 변화에 대해 귓불 및 손가락 PPG보다 훨씬 더 민감한 것으로 나타나 호흡수를 더 잘 측정할 수 있습니다. 또한 저산소혈증(혈중 산소 수치가 낮음)을 감지하기 위해 귓불 맥박 산소 측정과 손 또는 발의 맥박 산소 측정 사이에 상당한 지연이 있음이 입증되었습니다.

공학부의 Mandic 교수 그룹이 이끈 이전 작업에서는 14명의 건강한 지원자를 대상으로 한 연구에서 현재 표준 치료인 핑거 클립과 비교한 인이어 PPG 연구에서 인이어 센서가 비열등성과 잠재적 우월성을 보여줍니다. 평균 혈중 산소 지연(귀의 최소 혈중 산소 변화를 감지한 후 손가락의 최소 혈중 산소를 감지하는 데 걸리는 시간) 감지와 관련하여 12.4초 감소하여 급성 불포화 상태를 더 빠르게 식별합니다.

현재 연구의 근거

이 프로젝트는 COVID-19 사후 추적 환자 집단에서 모니터링을 위한 편리한 장소로서 외이도에서 SpO2 측정의 타당성을 확립하고 기존의 임상 측정 장소인 오른쪽 집게 손가락과 포괄적인 비교를 수행하기 위해 시작되었습니다. 연구의 초기 단계는 총 n = 60명의 환자로 시작합니다. SpO2 모니터링 및 6분 도보 테스트(6MWT)가 이미 포함된 COVID-19 이후 일상적인 임상 후속 조치의 일환으로 병원에 갈 30명의 환자. 이 연구는 또한 이러한 일상적인 외래 환자 조사에 참석하는 만성 폐 질환 환자 30명을 추가로 모집할 것입니다.

지속적인 모니터링과 불포화 상태의 신속한 감지를 통해 악화에 대한 조기 경고 또는 개선 궤적의 상세한 추적을 제공할 수 있습니다. 현재의 대체 모니터링 전략은 반응형이며 모든 것이 기존의 손가락 또는 귓불 클립을 중심으로 이루어지며, 이는 덜 민감하고 지속적인 모니터링에 많은 문제를 제시합니다. 손가락 클립 또는 심지어 귓불 클립으로 일상 생활을 하는 것은 안정된 머리 위치에 있는 이어버드에 비해 손가락 클립을 사용한 움직임 인공물에서 훨씬 더 높은 신호 노이즈가 발생하는 문제가 있습니다.

환자의 입장에서 본 연구에서 사용될 이어 버드 폼 팩터는 인이어 헤드폰과 유사하여 친숙하며 손가락 클립보다 일상 활동에 훨씬 덜 방해가 될 것입니다. 따라서 활동적인 낮과 밤 시간 동안 지속적인 모니터링의 가능성은 훨씬 더 사용자 친화적이며 더 젊고 잠재적으로 더 활동적인 COVID-19 환자에게 중요합니다. 지속적인 모니터링을 통해 프로토콜화된 관리 경로를 개발하여 환자에게 지원되는 자가 관리 수준을 높이고 미래의 팬데믹 동안 중요한 자원을 확보할 수 있습니다.

이 파일럿 타당성 조사에서 생성된 데이터를 통해 후속 서지 방전 및 후속 조치에서 더 큰 연구 프로젝트를 준비할 수 있습니다. 다음 단계는 외래 환자 모니터링으로 이동하여 외래 환자가 장치를 가지고 집으로 돌아가고 악화를 모니터링하는 입원 환자와 같은 추가 COVID 환자 집단을 통합하여 이러한 장치가 SpO2의 정확한 지속적인 모니터링을 제공하여 악화되기 전에 악화를 감지할 수 있습니다. 숨이 차고 그들의 상태는 생명을 위협하게 됩니다. 따라서 이 프로젝트는 COVID-19 양성 환자에 대한 조기 지원 퇴원 모니터링 및 장기 합병증에 대한 후속 조치에 대한 NHS의 전략적 우선 순위를 직접 보완합니다.

COVID-19 후속 임상 코호트(n = 30)는 이 기술을 평가하기에 이상적입니다. 정량적 관점에서 볼 때 상당수의 환자가 6MWT 동안 불포화를 경험할 가능성이 높으며 이를 감지하는 장치의 기능을 테스트할 수 있는 기회가 됩니다. 질적으로 이들 환자 중 다수가 병원에 ​​입원했거나 가정 모니터링을 받았기 때문에 SpO2 모니터링을 직접 경험했기 때문에 사용자 경험에 귀중한 정보를 제공할 수 있는 고유한 자격을 갖추고 있습니다. 유사하게, 일상적인 OP 베이스라인 SpO2 측정 및 6MWT에 참석하는 만성 폐 질환 코호트(n = 30)도 이 연구에 적합합니다.

장기적으로 이 기술은 또한 호흡기 환자의 가정 모니터링을 위한 귀중한 장치임을 증명할 것입니다. 현재의 팬데믹을 넘어, 모세혈관 산소포화도(SpO2)의 맥박 산소 측정 측정이 가까운 미래에 웨어러블 건강 기술의 임상 및 소비자 시장으로 확장될 수 있도록 보다 개인화된 건강 데이터에 대한 일반적인 탐구가 존재합니다.