Инженеры из Политехнического университета Виргинии и специалисты из Общенациональной детской больницы в Огайо модифицировали роботизированную тактильную перчатку для ранней диагностики детского церебрального паралича (ДЦП). О приспособлении рассказывается в пресс-релизе университета.
В 2014 году инженеры из Виргинии и Вашингтона сделали гаптическую робоперчатку для измерения и усиления движений руки. Устройство представляет собой пластиковые насадки, которые надеваются на кончики пальцев и соединены с миниатюрным мотором, расположенным на запястье. С помощью перчатки можно отследить движения всех пяти пальцев руки, например, захват предметов. Данные с робоперчатки по беспроводной сети передаются в компьютер. Для диагностики ДЦП разработчики добавили к перчатке генератор вибраций. Устройство генерирует вибрации на кончиках пальцев, а исследователи анализируют, как мозг на них реагирует, есть ли аномалии в развитии мозга.
Авторы разработали перчатку как устройство для реабилитации пациентов после инсульта, но сотрудник Общенациональной детской больницы в Огайо Натали Мэтр предложила модифицировать ее для ранней диагностики ДЦП. Так как изначально перчатка была разработана для взрослых, исследователи собираются протестировать устройство большого размера, а потом ее уменьшат под размер детской руки. По словам ведущего разработчика Пинхаса Бен-Цви из университета Виргинии, перед инженерами стоит задача не только уменьшить робоперчатку, но и видоизменить ее так, чтобы дети не боялись надевать устройство.
После того, как инженеры уменьшат перчатку, исследователи протестируют ее на малышах от одного до трех лет. Сначала устройство будет инициировать движения и регистрировать моторику только большого и указательного пальцев, активность мозга будет записываться с помощью энцефалографа. Во второй части тестов будут участвовать 20 здоровых детей в качестве контрольной группы и пять детей, у которых был выявлен ДЦП.
Детский церебральный паралич (ДЦП) — группа хронических двигательных нарушений, которые вызваны патологией в коре, подкорковых областях, капсулах или стволе головного мозга. Аномалии головного мозга возникают у детей в околородовой период (с 23 недели беременности по 7 день жизни), в среднем в двух случаях на тысячу новорожденных.
Екатерина Русакова
Сканер работает в паре со смартфоном
Канадские и мексиканские исследователи представили результаты пилотных клинических испытаний сканера для диагностики воспаления и инфекционного процесса в ранах. Устройство гиперспектральной визуализации, выполненное в виде сменного объектива для смартфона, анализирует изображение, термограмму и флуоресценцию пораженной области. В испытаниях гаджет продемонстрировал общую точность в 74 процента. Отчет о работе опубликован в журнале Frontiers in Medicine. Хронические раны, которые не заживают в течение 8–12 недель, представляют серьезную проблему для общественного здравоохранения. Типичным пусковым фактором для их развития служит инфекция, особенно в том случае, если процесс заживления в силу состояния самой раны и всего организма задержался на воспалительной фазе. Стадии раневой инфекции включают загрязнение (контаминацию), колонизацию, местную инфекцию и ее системное распространение (генерализацию). Для оказания необходимого объема помощи врачу необходимо четко различать загрязненные и колонизированные раны, однако точность подобной диагностики при простом осмотре не достигает и 60 процентов. Как правило, это компенсируют микробиологическими и молекулярными исследованиями, однако они занимают значительное время и не всегда доступны. В силу этого все больший интерес представляют физические методы исследования, такие как инфракрасная термография и регистрация бактериальной флуоресценции, а также анализ изображений с помощью алгоритмов машинного обучения. Чтобы совместить преимущества этих методов, канадская компания Swift Medical разработала устройство гиперспектральной визуализации Swift Ray 1. Оно оснащено инфракрасными датчиками для разных длин волн, источниками видимого и ультрафиолетового излучения и соответствующими камерами высокого разрешения. Они позволяют одновременно выполнять фотосъемку и инфракрасную термографию раны и регистрировать флуоресценцию бактерий в ней. Полученные изображения устройство передает на камеру смартфона с интегрированным приложением Swift Skin and Wound. Оно собирает их в датасет, который содержит информацию о физиологии, морфологии и составе тканей в ране. Роберт Фрейзер (Robert Fraser) с коллегами из трех канадских университетов, Центральной больницы имени Прието в Сан-Луис-Потоси, компаний Swift Medical и Vope Medical провели мультицентровое проспективное испытание устройства Swift Ray 1, в котором оценивали его пригодность для дифференциальной диагностики невоспаленных, воспаленных и инфицированных ран. В исследовании приняли участие 66 амбулаторных пациентов из Мексики и Канады. Сканирование ран проводили хирурги, прошедшие инструктаж, в соответствии с полученными рекомендациями (рану очищали, помещали по ее краям идущий в комплекте маркер и снимали под углом 90 градусов с расстояния 15 сантиметров). Клинические характеристики ран оценивали в соответствии с протоколом Международного института раневых инфекций (IWII). Обработку данных проводили методами главных компонент (PCA) и k-ближайших соседей (KNN) для создания нейросетевой модели, кластеризующей раны по признаку наличия инфекции и воспаления. По результатам испытаний PCA-KNN-кластеризация с учетом всех клинических и визуализационных переменных обеспечила общую точность 74 процента при дифференциальной диагностике невоспаленных, воспаленных и инфицированных ран. Для невоспаленных ран чувствительность и специфичность модели составили соответственно 94 и 70 процентов, для воспаленных — 85 и 77 процентов, для инфицированных — 100 и 91 процент. Таким образом, комбинация множественных методов визуализации позволяет создавать модели для улучшенной оценки ран. Подобные устройства для использования в месте оказания помощи могут помочь клиницистам своевременно выявлять и лечить раневые инфекции, заключают авторы работы. В феврале 2023 года американские, китайские и корейские исследователи представили биорезорбируемый беспроводной электрод для мониторинга состояния и электротерапии хронических ран. В конце 2022 года стэнфордская научная команда продемонстрировала умный пластырь для мониторинга и электростимуляции ран, который атравматично отклеивается после использования.