search
ruРусский
banner
Дом / Блог / Доступный, портативный и самостоятельный
Блог
pageSearch
Последние новости

Доступный, портативный и самостоятельный

Sep 03, 2023Sep 03, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 20613 (2022) Цитировать эту статью

1231 Доступов

1 Цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Доступность устройств для диагностического скрининга и мониторинга лечения респираторных заболеваний имеет решающее значение для развития здравоохранения и снижения внезапных осложнений и смертности. Спирометрия является стандартом диагностики и мониторинга ряда заболеваний легких. Однако ему не хватает возможностей региональной оценки, необходимых для выявления тонких региональных изменений в некоторых заболеваниях. Это также требует сложных дыхательных маневров, которые трудны для пожилых людей, детей и больных пациентов. Здесь мы реализовали доступную, портативную и самоуправляемую систему электроимпедансной томографии (ЭИТ) для оценки функции легких на дому и телемедицины. Путем одновременных испытаний ЭИТ-спирометрии на здоровых людях мы продемонстрировали, что наше устройство может прогнозировать показатели спирометрии в широком диапазоне и обеспечивать региональное картирование этих показателей. Далее мы разработали парадигму дыхания, близкую к легкой, и протестировали ее путем длительного наблюдения за пациентом, выписанным с COVID-19, и двумя здоровыми людьми из контрольной группы, и результаты показали, что эта парадигма может обнаруживать первоначальное ухудшение с последующим выздоровлением. В целом, система ЭИТ может широко применяться для скрининга и мониторинга функции легких как в домашних условиях, так и в клиниках.

Респираторные заболевания охватывают пять из тридцати наиболее распространенных причин тяжелых заболеваний и смертности во всем мире1. Диагностический скрининг и постоянный мониторинг этих заболеваний имеют решающее значение для улучшения медицинского обслуживания пациентов и снижения внезапных осложнений и смертности. Хотя скрининг и мониторинг на дому являются практичным и экономически эффективным способом облегчить бремя, связанное с этими заболеваниями2,3,4, его эффективность часто подвергается сомнению из-за отсутствия самостоятельных, домашних и стандартных медицинских инструментов5, 6.

На сегодняшний день спирометрия7 является стандартной оценкой функции легких для оценки общей аэродинамики, выявления и мониторинга различных состояний, включая COVID-198. Однако спирометрии не хватает возможности региональной оценки, которая необходима для обнаружения, оценки и мониторинга региональных изменений при некоторых заболеваниях легких, таких как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ)9 и потенциально продолжительный COVID-1910. Например, спирометрия пропустила 10,4% пациентов с ХОБЛ, у которых имеется значительная эмфизема9. Кроме того, только у 9% выписанных пациентов с COVID-19 не было остаточных отклонений от компьютерной томографии (КТ) легких через 10 месяцев после выписки, хотя все показатели спирометрии были нормальными10. Эти исследования указывают на необходимость регионарной оценки легочных функций.

Регионарную функцию легких обычно оценивают с помощью КТ, гиперполяризованной магнитно-резонансной томографии (МРТ) или методов ядерной визуализации11. Однако эти методы обычно являются дорогостоящими и имеют плохое временное разрешение, что может быть не идеальным для мониторинга функции легких. Электроимпедансная томография12,13 (ЭИТ) является все более широко используемым безрадиационным и неинвазивным методом биомедицинской визуализации для мониторинга функции легких, особенно у младенцев в отделениях интенсивной терапии14,15. Хотя ЭИТ имеет низкое пространственное разрешение, ее высокое временное разрешение подходит для тестирования функции легких. Таким образом, недавние исследовательские усилия были направлены на установление связи между ЭИТ и стандартными показателями функции легких, чтобы облегчить интерпретацию результатов ЭИТ. Например, в предыдущем исследовании была разработана параметрическая модель взаимосвязи между изменением объема легких, изменением проводимости ЭИТ и антропометрической информацией16. Однако они не применяли стандартные дыхательные маневры спирометрии, поэтому вопрос о том, может ли ЭИТ напрямую отражать показатели спирометрии, остается неясным. Совсем недавно эта взаимосвязь была исследована17, однако для прогнозирования показателей спирометрии с помощью ЭИТ требуется предметная калибровка. В целом, использование ЭИТ в качестве самостоятельного метода прогнозирования стандартных показателей спирометрии функции легких еще предстоит продемонстрировать.

 0.8; p < 0.001). This implies that subjects with larger weight/height and/or chest circumference has larger slope and hence for those subjects a smaller change in conductivity is related to a larger change in volume. Since both weight/height and chest circumference are proportional to the volume of the conductive medium, the larger these quantities, the larger the resistance and the slower the change in conductivity. Hence, the weight/height and the chest circumference are used in addition to the conductivity to train a regression model for predicting the volume. The sought model should have a W/H and chest-dependent slope. This is equivalent to a linear regression model with dependent variables which include product terms of anthropometric parameters and conductivity. Since the W/H ratio is strongly correlated with the weight (PCC > 0.98; p < 0.001), weight was not included to avoid multi-collinearity./p> 0.8; p < 0.001 for all volume segments)./p> 0.7; p < 0.001; online methods, Supplementary Table S2)./p> 0.8; p < 0.001). We observed a slight difference between EIT conductivity-time curve and spirometry volume-time curve, potentially due to the fact that the EIT imaging slice cannot represent the whole lung (Supplementary Figure S7), which may be elucidated with 3D-EIT10 in the future. We also showed that EIT can infer standard spirometry indicators (PCC > 0.7; p < 0.001), making it potentially suitable for screening, diagnosis, and monitoring of obstructive and restrictive lung diseases, facilitating its adoption as a standard screening tool for lung function assessment. In addition, we showed that the system provides regional functional mapping of spirometry indicators. We hypothesize that such additional spatial information would be critical for regional lung functional assessment, which can be essential for detecting and monitoring regional changes in lung diseases, such as COPD. Future clinical studies involving diseased patients such as COPD, asthma, and interstitial lung disease are warranted./p>