EARSATS-19: In-ear meting van bloedzuurstofverzadiging bij COVID-19-follow-up (EARSATS-19)

Niet-invasieve ambulante schatting van bloedzuurstofverzadiging (SpO2) is naar voren gekomen als een belangrijke klinische vereiste om hypoxie (lage bloedzuurstof) te detecteren in de vertraagde post-infectieuze fase van COVID-19, waar gevaarlijke hypoxie kan optreden bij afwezigheid van subjectieve kortademigheid . Deze nu algemeen 'stille' hypoxie genoemd, vormt een directe klinische drijfveer.

De COVID-19-pandemie legt een aanzienlijke druk op de klinische middelen met ambulante patiënten die vaak naar huis werden ontslagen om te worden verzorgd op virtuele afdelingen met dagelijkse telefonische consulten. Nu de aanvankelijke stijging voorbij is, beginnen we de uitdaging te begrijpen van het opvolgen van patiënten die COVID-19 hebben gehad in een zodanige omvang dat dit niet tijdig mogelijk is (BTS-richtlijn 6 weken).

Er bestaat toenemende bezorgdheid dat het enorme aantal overlevenden van COVID-19 een verhoogd risico zal lopen op chronische longziekten zoals longfibrose, waarbij het vroegtijdig vastleggen van patronen van lage SpO2 de broodnodige inzichten zou kunnen opleveren om ziekteprogressie te voorkomen. De ongemakken, onuitvoerbaarheid en onnauwkeurigheden van conventionele meting van SpO2 (de procentuele eenheid van bloedzuurstof) met een conventionele vingersonde voor discrete metingen zijn goed ingeburgerd. Een gebruiksvriendelijke tool voor continue SpO2-monitoring op afstand zou daarom een ​​snelle identificatie van eventuele verslechtering na ontslag mogelijk maken en ook het herstel op langere termijn volgen, waardoor een nauwkeurige triage van patiënten mogelijk wordt met beperkte follow-upmiddelen.

Hearables en in-ear fotoplethysmografie

Reflecterende fotoplethysmografie (PPG), waarbij gebruik wordt gemaakt van veranderingen in de verhouding tussen rood en infrarood licht om de SpO2 te schatten, kan worden gemeten vanaf elke plaats met een huid met vaatstelsel, maar voor SpO2-metingen werd gewoonlijk gebruik gemaakt van de vingers of soms de oorlel. De recente interesse in de ontwikkeling van Hearables9 heeft de gehoorgang gepromoot als een voorkeurslocatie voor het meten van vitale functies in digitale gezondheidstechnologie. Inderdaad, de gehoorgang, die fungeert als een schild tegen externe elektrische ruis (die lijkt op een door de natuur gebouwde kooi van Faraday), biedt een unieke kans voor fysiologische metingen, vanwege de algemene vaste positie ten opzichte van het hart (oor-elektrocardiogram) en nabijheid naar de hersenen (oor-elektro-encefalogram). Ten opzichte van ledematen beweegt het hoofd in het dagelijks leven minder en dit is een eigenschap die heeft bijgedragen aan de haalbaarheid van wearables om oor-ECG en oor-EEG te detecteren.

In tegenstelling tot het PPG-signaal van de vinger en de oorlel, heeft in-ear PPG aangetoond dat de gehoorgang, omdat het een nauwe holte is met een consistente bloedtoevoer, een signaal biedt dat stabiel is en bestand is tegen veranderingen in het bloedvolume die optreden tijdens onderkoeling. Dit attribuut heeft ervoor gezorgd dat de gehoorgang de voorkeurslocatie is voor het nauwkeurig meten van de kerntemperatuur van het lichaam. Er is ook aangetoond dat in-ear PPG veel gevoeliger is dan oorlel en vinger-PPG voor amplitudevariaties die het gevolg zijn van ademhaling, waardoor een betere meting van de ademhalingsfrequentie mogelijk is. Bovendien is er een aanzienlijke vertraging aangetoond tussen de oorlelpulsoximetrie en de pulsoximetrie aan de hand of de voet voor de detectie van hypoxemie (laag zuurstofgehalte in het bloed).

Eerder werk onder leiding van de groep van professor Mandic aan de Faculteit Ingenieurswetenschappen toonde aan dat in een onderzoek onder 14 gezonde vrijwilligers in-ear PPG vergeleken met de huidige zorgstandaard - de vingerclip - de in-ear-sensor non-inferioriteit en potentiële superioriteit vertoont met betrekking tot de detectie van een gemiddelde bloedzuurstofvertraging (de tijd die nodig was van de detectie van een minimale verandering van de bloedzuurstof in het oor tot de detectie van een minimale bloedzuurstof in de vinger) reductie van 12,4 seconden, dus sneller bij het identificeren van acute desaturatie.

RATIONALE VOOR HUIDIGE STUDIE

Dit project heeft tot doel de haalbaarheid vast te stellen van SpO2-meting vanuit de gehoorgang als een handige locatie voor monitoring in de post-COVID-19-follow-up patiëntenpopulatie, en een uitgebreide vergelijking uit te voeren met de rechter wijsvinger - de conventionele klinische meetlocatie. De eerste fase van de studie zal starten met in totaal n = 60 patiënten; 30 patiënten, die naar het ziekenhuis zullen gaan als onderdeel van hun routinematige klinische follow-up na COVID-19, die al SpO2-monitoring en een looptest van zes minuten (6MWT) omvat. Deze studie zal ook nog eens 30 patiënten met chronische longziekte rekruteren die ook aanwezig zullen zijn voor deze routinematige poliklinische onderzoeken.

De continue bewaking en snelle detectie van desaturatie kan een eerdere waarschuwing geven voor verslechtering of een gedetailleerd volgen van een verbeterend traject. De huidige alternatieve monitoringstrategieën zijn reactief en draaien allemaal om de klassieke vinger- of oorlelclip, die minder gevoelig zijn en een aantal uitdagingen vormen voor continue monitoring. Het dagelijkse leven met een vingerclip, of zelfs een oorlelclip, is problematisch met veel hogere signaalruis van bewegingsartefacten met de vingerclip in vergelijking met de oordopjes die in een stabiele hoofdpositie zijn geplaatst.

Vanuit het perspectief van de patiënt is de vormfactor van de oordopjes die in dit onderzoek zullen worden gebruikt, hen bekend, vergelijkbaar met een in-ear-koptelefoon, en zal deze veel minder storend zijn voor dagelijkse activiteiten dan een vingerclip. Daarom is het potentieel voor continue monitoring gedurende de actieve dag en de nacht veel gebruiksvriendelijker en van vitaal belang voor de jongere en mogelijk actievere COVID-19-patiënten. Continue monitoring zou de ontwikkeling mogelijk maken van geprotocolleerde managementtrajecten om patiënten steeds meer ondersteunde zelfzorg te bieden, waardoor vitale middelen vrijkomen tijdens toekomstige pandemieën.

De gegevens die in deze pilot-haalbaarheidsstudie worden gegenereerd, zouden schaalvergroting mogelijk maken ter voorbereiding op grotere onderzoeksprojecten bij een eventuele volgende piekontlading en follow-up. De volgende fase zou gaan naar poliklinische bewaking, waarbij ambulante patiënten met het apparaat naar huis gaan en de opname van verdere COVID-patiëntenpopulaties, zoals intramurale patiënten die worden gecontroleerd op verslechtering, waar deze apparaten een nauwkeurige continue bewaking van SpO2 kunnen bieden en eventuele verslechtering kunnen detecteren voordat ze zich ontwikkelen. kortademigheid en hun toestand wordt levensbedreigend. Dit project vormt daarom een ​​directe aanvulling op de strategische prioriteit van de NHS voor vroegtijdig ondersteunde ontslagmonitoring voor COVID-19-positieve patiënten en follow-up voor complicaties op de lange termijn.

Het cohort COVID-19 follow-upkliniek (n = 30) is ideaal geplaatst om deze technologie te evalueren; vanuit kwantitatief oogpunt zal een aanzienlijk aantal van deze patiënten waarschijnlijk desaturatie ervaren tijdens de 6MWT, wat een gelegenheid is om het vermogen van het apparaat om dit te detecteren te testen. Kwalitatief, aangezien veel van deze patiënten ziekenhuisopnames of thuismonitoring hebben gehad - en dus ervaring hebben met SpO2-monitoring - zijn ze bij uitstek gekwalificeerd om waardevolle input te leveren over de gebruikerservaring. Evenzo zijn het cohort chronische longziekte (n = 30), aanwezig voor routinematige OP baseline SpO2-meting en 6MWT ook zeer geschikt voor dit onderzoek.

Op termijn zal deze technologie ook van onschatbare waarde blijken te zijn voor de thuismonitoring van ademhalingspatiënten. Naast de huidige pandemie bestaat er een algemene zoektocht naar meer gepersonaliseerde gezondheidsgegevens, zodat pulsoximetriemeting van capillaire zuurstofverzadiging (SpO2) zich in de nabije toekomst waarschijnlijk zal uitbreiden naar zowel de klinische als de consumentenmarkt van draagbare gezondheidstechnologie.