第一个监测肌肉萎缩的可穿戴健康传感器

俄亥俄州立大学的研究人员制造了第一个用于检测和监测肌肉萎缩的可穿戴传感器。

这种疾病包括骨骼肌质量和力量的丧失，肌肉萎缩可能有多种原因，但通常是退行性疾病、衰老或肌肉废用的副作用。

虽然医生目前依靠核磁共振来评估患者的肌肉大小和体积是否恶化，但频繁的检测可能既耗时又昂贵。

然而，这项发表在杂志上的新研究IEEE生物医学工程汇刊这表明，一种由导电“电子线”制成的电磁传感器可以替代使用核磁共振成像进行频繁监测。

为了验证他们的工作，研究人员制作了3d打印的肢体模型，并将碎牛肉填充其中，以模拟平均大小的人类受试者的小腿组织。他们的研究结果表明，他们能够证明传感器可以测量整体肢体大小的小范围体积变化，并监测高达51%的肌肉损失。

该研究的主要作者、俄亥俄州立大学电气与计算机工程研究生Allyanna Rice说:“理想情况下，我们提出的传感器可以被医疗保健提供者用来更个性化地为患者实施治疗计划，并减少患者自身的负担。”

这是已知的第一种使用可穿戴设备监测肌肉萎缩的方法，该研究建立在Rice之前为NASA创建健康传感器的工作基础上。的太空总署对以各种方式监测宇航员的健康感兴趣，因为在太空中花费大量时间往往会对宇航员的健康产生不利影响人体．

研究人员花了几十年时间试图理解和对抗这些影响，这项研究的灵感来自于为宇航员面临的健康问题找到解决方案的目标。

例如，科学家们甚至知道船员在短时间的太空飞行中，他们的肌肉质量和骨密度会减少20%，但目前还没有太多数据表明在太空中生活更长的时间会对他们的身体产生什么影响，赖斯说。

她说:“我们的传感器是一种执行长期任务的宇航员或在家的病人可以用来跟踪他们的健康状况，而无需医疗专业人员的帮助。”

但是创造一个可穿戴设备能够精确测量分钟肌肉人体的变化说起来容易做起来难。Rice和她的合著者Asiminia Kiourti(俄亥俄州立大学电气和计算机工程教授)设计了这种装置，通过使用两个线圈，一个用于传输，一个用于接收，以及一个由电子线制成的导体，这些导线沿着织物以独特的锯齿形模式运行。

虽然最终的产品类似于一个血压袖带，但赖斯说，找到一种模式，允许对传感器环路的大小进行大范围的改变，使其能够适应大部分人群，最初是一个挑战。

“当我们第一次提出传感器的时候，我们没有意识到我们需要一种可拉伸的材料，直到我们意识到这个人的四肢将会发生变化，”她说。“我们需要一种可以改变和弯曲的传感器，但它也需要是保形的。”

经过反复试验，他们发现，虽然直线缝制会限制袖子的弹性，但之字形缝制则是增强弹性的理想选择。这种新颖的模式是传感器可以跨多个不同身体部位甚至同一肢体上的多个位置伸缩的原因。

尽管这种可穿戴设备距离实现还需数年时间，但该研究指出，下一个重大飞跃很可能是将该设备与智能手机连接起来手机应用程序它可以用来记录健康信息，并直接向用户传递卫生保健提供者．

为了改善未来患者在地球和太空中的生活，赖斯期待着将传感器与其他类型的设备结合起来进行检测和监测健康问题，例如检测骨质流失的工具。

赖斯说:“未来，我们希望在我们的可穿戴设备上集成更多的传感器和更多的功能。”