Samma trådlösa teknik som används för att spåra varor i lager eller hitta borttappade föremål kan i framtiden användas för att övervaka hur vi andas. Nu presenterar forskare från Chalmers tekniska högskola, Sahlgrenska universitetssjukhuset och Göteborgs universitet en ny, kontaktlös metod för att mäta andningsrörelser – med potential att användas både i vården och i hemmet.
Fotograf: Chalmers tekniska högskola: Mia Halleröd Palmgren
Att mäta andningsfunktion är avgörande vid diagnostik och rehabilitering av patienter med lungsjukdomar eller efter kirurgiska ingrepp. Dagens metoder bygger ofta på bilddiagnostik, som röntgen och datortomografi, vilket kräver avancerad utrustning i sjukhusmiljö och i vissa fall innebär strålning.
Den nya metoden bygger i stället på radiofrekvensteknik (RF), där små plåsterliknande etiketter – så kallade RFID-taggar – placeras på kroppen. Med hjälp av radiovågor kan deras rörelser registreras och analyseras, vilket gör det möjligt att samtidigt mäta andningsrörelser från olika delar av kroppen, exempelvis bröstkorg och buk.
– Målet är att möjliggöra en mer individanpassad och evidensbaserad rehabilitering, till exempel för patienter som återhämtar sig efter lungoperation eller lever med kroniska lungsjukdomar, säger Xuezhi Zeng, docent vid institutionen för elektroteknik på Chalmers.
Kan ge mer detaljerad bild av andningen
Genom att mäta lokala rörelser på flera punkter samtidigt kan metoden ge en mer fördjupad bild av hur andningen faktiskt fungerar – något som annars är svårt att uppnå.
I en första proof-of-concept-studie testades tekniken med hjälp av ett kommersiellt system. Försöken genomfördes på Sahlgrenska universitetssjukhusets simulatorcentrum, där en medicinsk docka utrustades med flera RFID-taggar placerade på bröstkorgen. Resultaten visade att det gick att registrera även små variationer i andningsrörelser mellan olika mätpunkter.
– Inom vården finns ett stort behov av flexibla, tillförlitliga och kostnadseffektiva mätmetoder. Detta är ett viktigt steg mot att få fram bättre verktyg för individanpassad rehabilitering, säger Gunilla Kjellby Wendt, verksamhetschef för Arbetsterapi och Fysioterapi vid Sahlgrenska universitetssjukhuset och adjungerad professor vid Chalmers.
Studien är ett koncepttest i kontrollerad miljö och i nästa steg kommer forskarna att vidare utveckla metoden för att på sikt användas kliniskt.
Portabel teknik med potential för hemmonitorering
Till skillnad från många etablerade metoder är systemet både portabelt och kontaktlöst. RFID-taggarna drivs inte av batteri och får i stället sin energi från en extern läsare, vilket gör tekniken enkel och säker att använda utan sladdar eller avancerad installation.
Det öppnar för användning i flera olika vårdmiljöer – från sjukhus och mottagningar till patientens hem
Studien är en del av ett samarbete mellan Chalmers och Sahlgrenska Universitetssjukhuset inom ramen för en adjungering. Genom att kliniska och tekniska forskare gemensamt utvecklar metoden från ett tidigt skede utgår arbetet från faktiska behov i vården. Detta säkerställer hög klinisk relevans och utgör en viktig styrka för framtida implementering.
Nästa steg: specialutvecklat prototyp och kliniska studier
För att metoden ska bli tillräckligt robust och tillförlitlig för kliniska studier, planerar forskargruppen nu att utveckla en egen prototyp, anpassad för robust klinisk mätning av andningsrörelser.
– Det kommer att ta några år, men jag hoppas att vår prototyp kan testas på patienter inom fem år, säger Xuezhi Zeng.
På längre sikt är visionen att möjliggöra kontinuerlig monitorering i hemmet. Det skulle kunna bidra till en tidig upptäckt av försämringar i andningsfunktionen och att behandling därmed kan sättas in snabbare.
– Om vi kan göra avancerad andningsanalys mer tillgänglig kan det få stor betydelse för hur vi följer upp och behandlar patienter med nedsatt lungfunktion, säger Monika Fagevik Olsén, professor i fysioterapi vid Göteborgs universitet.
Mer om forskningen
Studien “Localized Measurement of Breathing Movement Using RFID: Proof-of-Concept and Challenges” har publicerats i IEEE Access.
Författare: Xuezhi Zeng, Jiaqi Wu, Anneli Thelandersson, Gunilla Kjellby Wendt och Monika Fagevik Olsén.
Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, Sahlgrenska universitetssjukhuset och Göteborgs universitet.
Forskningen har finansierats av Chalmers styrkeområde Hälsa och teknik.
För mer information, kontakta:
Xuezhi Zeng, docent och fakultetslärare, institutionen för elektroteknik, Chalmers tekniska högskola,
xuezhi@chalmers.se
031 772 16 13
För mer information, kontakta:
- Fakultetslärare, Signalbehandling och medicinsk teknik, Elektroteknik