Il primo dispositivo indossabile tiene costantemente traccia dei sintomi chiave
Più impariamo sul romanzo coronavirus (COVID-19), più sembrano sorgere incognite. Questi misteri sempre più evidenti evidenziano il disperato bisogno di più dati per aiutare i ricercatori e i medici a comprendere meglio, e a curare, la malattia estremamente contagiosa e mortale.
I ricercatori della Northwestern University e Shirley Ryan AbilityLab di Chicago hanno sviluppato un nuovo dispositivo indossabile e stanno creando una serie di algoritmi di dati appositamente studiati per catturare i primi segni e sintomi associati al COVID-19 e per monitorare i pazienti man mano che la malattia progredisce.
Capace di essere indossato 24 ore su 24, 7 giorni su 7, il dispositivo produce flussi continui di dati e utilizza l’intelligenza artificiale per scoprire intuizioni sottili, ma potenzialmente salvavita. Riempiendo una lacuna vitale di dati, misura e interpreta continuamente la tosse e l’attività respiratoria in modi impossibili con i sistemi di monitoraggio tradizionali.
Sviluppati in un laboratorio di ingegneria alla Northwestern e utilizzando algoritmi personalizzati creati dagli scienziati di Shirley Ryan AbilityLab, i dispositivi sono attualmente utilizzati presso Shirley Ryan AbilityLab dai pazienti di COVID-19 e dagli operatori sanitari che li curano.
Circa 25 persone colpite hanno iniziato a utilizzare i dispositivi due settimane fa. Sono monitorati sia in clinica che a casa, per un totale di oltre 1.500 ore cumulative e generano più di un terabyte di dati.
Circa delle dimensioni di un francobollo, il dispositivo morbido, flessibile, senza fili e sottile si trova appena sotto la tacca soprasternale, visibile alla base della gola. Da questa posizione, il dispositivo monitora l’intensità e i modelli della tosse, i movimenti della parete toracica (che indicano una respirazione affaticata o irregolare), i suoni respiratori, la frequenza cardiaca e la temperatura corporea, compresa la febbre.
Da qui trasmette i dati in modalità wireless a una nuvola protetta da HIPAA, dove algoritmi automatici producono sintesi grafiche personalizzate per facilitare un monitoraggio rapido e a distanza.
“Gli studi più recenti pubblicati sul Journal of the American Medical Association suggeriscono che i primi segni di un’infezione da COVID-19 sono febbre, tosse e difficoltà respiratorie. Il nostro dispositivo si trova nella posizione perfetta sul corpo, la tacca soprasternale, per misurare la frequenza respiratoria, i suoni e l’attività, perché è lì che avviene il flusso d’aria vicino alla superficie della pelle”, ha detto John A. Rogers della Northwestern, che ha guidato lo sviluppo della tecnologia. ”
Abbiamo sviluppato dispositivi personalizzati, algoritmi di dati, interfacce utente e sistemi di dati basati su cloud, in risposta diretta alle esigenze specifiche che ci vengono fornite dagli operatori sanitari in prima linea. Siamo pienamente impegnati a contribuire con la nostra esperienza nell’ingegneria bioelettronica per aiutare ad affrontare la pandemia, utilizzando tecnologie che siamo in grado di implementare ora, per l’uso immediato su pazienti reali e altri individui colpiti”. Le capacità di misurazione sono uniche per questa piattaforma di dispositivi – non possono essere realizzate utilizzando orologi tradizionali o indossabili ad anello che si montano al polso o al dito”.
“Prevediamo che gli algoritmi avanzati che stiamo sviluppando estrarranno segni e sintomi simili a COVID dalle intuizioni e dai sintomi dei dati grezzi prima ancora che gli individui possano percepirli”, ha detto Arun Jayaraman, uno scienziato ricercatore di Shirley Ryan AbilityLab, che sta conducendo lo sviluppo dell’algoritmo. “Questi sensori hanno il potenziale di sbloccare informazioni che proteggeranno sia gli operatori sanitari in prima linea che i pazienti , informando gli interventi in modo tempestivo per ridurre il rischio di trasmissione e aumentare la probabilità di risultati migliori”.
Monitoraggio continuo dall’ospedale a casa
I misteriosi modi in cui COVID-19 colpisce il corpo sembrano diventare sempre più strani. I sintomi di molti pazienti scompaiono completamente prima di cominciare a peggiorare improvvisamente e inaspettatamente, a volte nel giro di poche ore. Altri pazienti si sono ripresi e sono risultati “negativi”, ma in seguito sono risultati di nuovo “positivi”.
Le incognite sottolineano la necessità di un monitoraggio continuo del paziente per garantire che i medici possano intervenire al minimo segno di difficoltà. Il dispositivo dei team Northwestern e Shirley Ryan AbilityLab fornisce un monitoraggio 24 ore su 24 per i pazienti COVID-19 e per quelli esposti.
“Avere la capacità di monitorare noi stessi e i nostri pazienti, ed essere avvisati in tempo reale dei cambiamenti delle condizioni, darà ai medici un nuovo e importante strumento nella lotta contro il COVID-19”, ha detto il Dr. Mark Huang, un medico di Shirley Ryan AbilityLab, che ha indossato il sensore. “Il sensore offrirà anche ai medici e ai pazienti la pace della mente mentre monitorerà i sintomi simili a quelli di COVID, stimolando potenzialmente un intervento e un trattamento più tempestivo”.
Il dispositivo può monitorare i pazienti ricoverati in ospedale e poi essere portato a casa per continuare la supervisione 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Lo streaming di dati in tempo reale dei pazienti fornisce informazioni sulla loro salute e sui risultati che attualmente non vengono catturati o analizzati dai sistemi di monitoraggio tradizionali.
“Nessuno ha mai raccolto questo tipo di dati prima d’ora”, ha detto Rogers. “La rilevazione precoce è sempre migliore e i nostri dispositivi forniscono capacità importanti e uniche in questo contesto”. Per i pazienti che hanno contratto la malattia, il valore è ancora più chiaro, in quanto i dati rappresentano informazioni quantitative sul comportamento respiratorio, come meccanismo per tracciare la progressione e/o gli effetti dei trattamenti”.
