Wenn Schlaganfallpatienten aus einem Krankenhaus oder Rehabilitationszentrum entlassen werden, verlangsamt sich ihre Genesung häufig oder es kommt zu einem Plateau. Ohne regelmäßige intensive Therapie und Feedback kann es schwierig sein, geschädigte Sprach- und Bewegungsfähigkeiten zu verbessern.
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Ein Team von Ärzten und Ingenieuren der Northwestern University hofft, dass ein neues Gerät - ein flexibler Sensor, der wie ein Pflaster auf die Haut geklebt werden kann, um Sprache und Bewegung zu überwachen - helfen kann.
Diese Sensoren können an Beinen, Armen und Brust getragen werden, um Bewegungen, Muskelaktivität und Vitalfunktionen zu erkennen. Die Idee ist, dass die Geräte die Bewegungen der Patienten während der täglichen Aktivitäten und der Rehabilitation überwachen können. Die Daten würden direkt an Ärzte übertragen, um Defizite und Fortschritte zu überwachen. Es könnte Ärzten helfen, festzustellen, ob die Patienten ihre Therapie fortsetzen und welche Behandlungen wirksam sind, und ihnen die Möglichkeit geben, erforderlichenfalls geänderte Behandlungsschemata vorzuschlagen.
Die Sensoren, die von John A. Rogers, einem Ingenieurprofessor, der seit mehr als einem Jahrzehnt an dehnbarer Elektronik arbeitet, entwickelt wurden, werden derzeit im Shirley Ryan AbilityLab, einem mit dem Nordwesten verbundenen Rehabilitationskrankenhaus, in Versuchen eingesetzt.
"Wir können das Herzverhalten, die oberen und unteren Gliedmaßen, die Schluckfähigkeit und den Schlaf eines Menschen untersuchen", sagt Arun Jayaraman, ein Wissenschaftler am Shirley Ryan AbilityLab. „Und wir können sie zu Hause weiterhin überwachen - ist ihr Gleichgewicht gut? Werden sie fallen? Bewegen sich beide Beine symmetrisch? “
Einer der neu entwickelten Sensoren ist ein am Hals befestigter flexibler elektronischer Streifen zur Sprachüberwachung.
"Es ist fast wie ein digitales drahtloses Stethoskop, aber eines, das direkt am Hals platziert werden kann", sagt Rogers. „Es nimmt die schwingenden Signaturen der Sprache auf. Tatsächlich werden subtile Vibrationen in der Haut der Rachenregion gemessen, um Sprachmuster, Sprachfrequenz und Trittfrequenz zu überwachen. “
Dieses Gerät ist besonders nützlich für Patienten mit Aphasie, die nach Schlaganfällen häufig Schwierigkeiten mit der Sprache haben. Aphasien können von der völligen Unfähigkeit zu sprechen bis zu leichten Schwierigkeiten bei der Suche nach dem richtigen Wort reichen. Im Gegensatz zu Mikrofonen, die traditionell von Logopäden zur Überwachung von Sprache verwendet werden, können die Geräte zwischen der menschlichen Stimme und Umgebungsgeräuschen unterscheiden und so die Überwachung in lauten Alltagsumgebungen ermöglichen. Das Gerät kann auch das Schlucken überwachen, was bei Schlaganfallpatienten ein häufiges Problem ist. Schlechtes Verschlucken kann zu Ersticken, Nahrungsaufnahme und Lungenentzündung führen.
"Die wesentliche Besonderheit hierbei ist, dass sie weich sind", sagt Rogers über die Sensoren. "Sie können an jeder Stelle des Körpers angebracht werden, sogar am Hals, einer sehr empfindlichen Region."
Tatsächlich bemerken die Patienten die Sensoren kaum, sagt Rogers. Ein Patient sagte auf die Frage, ob sich der Halssensor wie ein Pflaster anfühle, dass er noch weniger aufdringlich sei.
Die Sensoren können am Bein getragen werden, um Bewegung und Muskelaktivität zu erfassen. (Northwestern University) Normalerweise, so Jayaraman, wird der Fortschritt von Schlaganfallpatienten in der Arztpraxis überwacht, wo sie an kabelgebundene Sensoren angeschlossen sind. Dies ist ein zeitaufwändiger und umständlicher Vorgang. Da diese Besuche nur von Zeit zu Zeit stattfinden - vielleicht einmal im Monat -, können sie wichtige Muster von Gewinnen und Verlusten übersehen, die für die Erschließung des richtigen Rehabilitationsplans von entscheidender Bedeutung sein könnten.
Laut François Tremblay, Professor und Physiotherapieexperte an der Universität von Ottawa, besteht in letzter Zeit großes Interesse an verschiedenen tragbaren Technologien zur Überwachung der Patientenaktivitäten.
"Bisher haben diese Instrumente die Art und Weise, wie wir Patienten rehabilitieren, nicht drastisch verändert", sagt Tremblay.
Sensoren wie diese, die Rogers und sein Team entwickelt haben, sind interessant und potenziell vielversprechend, fügt Tremblay hinzu, "aber das Problem ist, dass sie eine große Datenmenge erzeugen können und wir die meiste Zeit nicht wissen, wie wir sie in einer interpretieren sollen sinnvoll."
Das Team ist sich dessen bewusst, dass es die nächste große Herausforderung sein wird, die Daten einfach nutzbar zu machen. In den nächsten Schritten werden viel mehr Daten von gesunden und kranken Patienten gesammelt, um nützliche Algorithmen zur Überwachung des Fortschritts zu erstellen. Die aus den Sensorstudien gesammelten Daten müssen mit den Daten herkömmlicher Monitore verglichen werden, um sicherzustellen, dass sie zuverlässig sind. Das Team plant auch die Entwicklung einer Schnittstelle, über die Ärzte die Daten auf ihrem Telefon oder Tablet empfangen und lesen können. Sie hoffen, in den nächsten Jahren ein weit verbreitetes Produkt zur Verfügung zu haben.
Die Forscher hoffen auch, dass die Sensoren bei Problemen jenseits des Schlaganfalls nützlich sein werden - sie untersuchen derzeit ihr Potenzial für den Einsatz bei Patienten mit Parkinson-Krankheit und Rückenmarksverletzungen. Sie fangen auch an zu untersuchen, ob die Sensoren verwendet werden könnten, um Zerebralparese bei Hochrisiko-Neugeborenen früher als mit herkömmlichen Methoden zu erkennen.
"Dies hat große Anwendungen im gesamten Krankheitsspektrum", sagt Jayaraman.
Der nächste große Schritt könnte darin bestehen, den Sensor in der Präventivmedizin einzusetzen, die Bewegungen und Vitalfunktionen gesunder Menschen zu verfolgen und mithilfe eines Algorithmus zu erkennen, ob sie die ersten Anzeichen der Parkinson-Krankheit entwickeln oder in Gefahr sind, an einer Gesundheitskrise wie einer zu erkranken Herzinfarkt.
"Dies kann die Wissenschaft auf ein ganz anderes Gebiet bringen", sagt Jayaraman.
