图片：Chakrabartty的实验室创造了一种电池供电的便携式仪器，它与一个弹力贴片相连，将电极贴在佩戴者的腹部。这些电极能检测到产妇的心跳和EMG信号，EMG信号与子宫收缩相对应。Chakrabartty 的研究小组利用王川创造的柔性电极制造了这种设备。

 

跟踪妊娠过程需要一系列令人眼花缭乱的巨大而昂贵的机器。一台核磁共振成像仪有一个房间那么大，造价高达100万美元。但这些设备提供的护理是产前护理的重要组成部分，尤其是在处理早产等并发症时。为了得到这种护理，孕妇经常需要去医院，这对服务不足和处境不利的社区来说是一个沉重的负担。

 

华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员合作，于5月19日在《IEEE生物医学电路与系统论文集》（IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems）上发表了一篇论文，介绍了一种更方便的治疗方法：便携式子宫收缩跟踪器，一种廉价的柔性电极贴片。

 

该论文建立在华盛顿大学研究人员先前工作的基础上。2019年，医学院妇产科副教授王勇发表了一篇论文，描述了无创肌电图成像（EMMI）的创建。这种方法能监测子宫收缩产生的电信号，并能发现异常和早产的子宫收缩模式。

 

麦凯威工程学院克利福德-W-墨菲（Clifford W. Murphy）教授Shantanu Chakrabartty和麦凯威工程学院电气与系统工程副教授王川领导了一项缩小该技术的工作，王川也是这项新工作的合作者。Chakrabartty实验室的博士生李伟伦是该论文的第一作者。

 

早产（妊娠37周前出生）是美国孕产妇和胎儿死亡的最大原因之一。据世界卫生组织统计，全球约有1340万早产儿，每10个新生儿中就有一个早产儿。

 

死亡率的分布并不均匀。在低收入国家出生的28周前分娩的极早产儿中，90%以上会死亡，而在高收入国家出生的极早产儿中，只有不到10%会死亡。早产儿会出现各种呼吸和出血问题，需要在新生儿重症监护室接受快速治疗。

 

王勇研究小组目前使用的EMMI成像系统笨重、庞大、复杂且昂贵。该系统造价超过2万美元，患者必须到他的实验室才能使用该设备。

 

为了获得与笨重的EMMI系统相同的信息，Chakrabartty的实验室创造了一种电池供电的便携式仪器，它与一个弹力贴片相连，将电极贴在佩戴者的腹部。这些电极能检测到产妇的心跳和肌电信号，而肌电信号与子宫收缩相对应。Chakrabartty 的研究小组利用王川发明的柔性电极制造了这种设备。

 

这种新型便携式EMMI既能储存宫缩模式，又能将数据无线传输到计算机上进行分析。便携式设备使用的材料、用低成本喷墨打印工艺制作的柔性电极以及市场上现成的芯片，成本约为200美元。

 

为了检验便携式EMMI的准确性，研究人员在华盛顿大学医学中心对计划引产的低风险临产病人进行了测试。他们将EMMI的读数与目前的黄金标准测量方法--胎心监护仪（简称TOCO）--进行了比较。TOCO测量子宫收缩产生的机械压力。

 

通过滤波算法，研究人员减少了病人在日常生活或救护车等医疗环境中走动时经常产生的噪音和伪影。Chakrabartty说，EMMI捕获的电子信号与TOCO测量结果精确吻合，这尤其令人印象深刻，因为EMG信号 "相当微弱"，只有100微伏或更低。

 

便携式EMMI是一个概念验证，它表明他们可以制造一个八通道电池供电的设备来检测宫缩和产妇心跳。未来的研究目标是扩大到256个通道，以产生更清晰的数据。Chakrabartty说：“由于采用了现成的纺织品和芯片，你只需增加更多的电极和通道，不需要随着规模的扩大而重新设计整个装置。”

 

“新型可穿戴EMMI系统显著提高了患者的可及性，彻底改变了我们监测和护理个人的方式，”王勇说，“在这一突破性进展的基础上，我们正准备与美国国立卫生研究院（NIH）和盖茨基金会合作，针对多种产科疾病开展多点临床试验。这一令人兴奋的努力将使我们能够收集全面的数据，进一步推动我们对这些疾病的理解和治疗。”

 

随着生产规模的扩大，生产成本将降至200美元以下。他们的目标是将这项技术商业化，并在低收入国家推广。

 

Chakrabartty说，他设想在未来，孕妇可以在自己家中全天佩戴便携式EMMI。它将以无线方式向医生办公室连续传输数据，医生将立即了解孕妇的任何相关变化，而无需病人亲自前来。

 

来源：medicalXpress.com

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