吞咽障礙患者，進行吞咽運動時要監(jiān)測其喉嚨，但這類監(jiān)測設(shè)置通常比較昂貴，只能在大型醫(yī)療中心使用，所以患者必須定期去醫(yī)院就診。一種新的可穿戴監(jiān)控設(shè)備即將投放市場，可以在家中對患者進行遠程監(jiān)控，讓數(shù)百萬吞咽障礙患者的治療更輕松、更實惠。

普渡大學的研究人員發(fā)明了可穿戴設(shè)備來幫助吞咽障礙患者

背景

吞咽困難是指食物從口腔至胃、賁門運送過程中受阻而產(chǎn)生咽部、胸骨后或食管部位的梗阻停滯感覺。

成功完成一次吞咽，需要超過40對頭部和頸部的肌肉、6對腦神經(jīng)和多個大腦區(qū)域進行精確協(xié)調(diào)。這些途徑發(fā)生任何中斷都可能導(dǎo)致口咽吞咽障礙。吞咽困難通常由多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病(例如中風、腦癱、帕金森氏病和癡呆癥)、頭部和頸部癌癥、創(chuàng)傷和遺傳綜合征引起。

僅在美國，每年約有944萬成年人和50萬名兒童發(fā)生吞咽困難。吞咽困難影響日常生活，若沒有適當?shù)闹委?可能會導(dǎo)致嚴重的后果,比如營養(yǎng)不良、脫水、呼吸衰竭甚至死亡。

當前吞咽困難的康復(fù)干預(yù)措施，需要頻繁進行頭頸運動，并依靠昂貴的生物反饋設(shè)備進行監(jiān)測，例如口腔壓力計、肌電圖設(shè)備和內(nèi)窺鏡等。

這種治療方案要求患者每天或每周多次前往醫(yī)院進行治療，這對許多患者來說往往是不可行的，特別是對于那些行動不便或生活在農(nóng)村地區(qū)的患者。因此，有研究表明吞咽干預(yù)的平均治療依從性僅在22和52%之間，可能導(dǎo)致治療效果欠佳和預(yù)后不良。

目前也有便攜式監(jiān)控設(shè)備，允許實時收集吞咽動作期間的生物反饋信號數(shù)據(jù)。但目前大多數(shù)便攜監(jiān)控設(shè)備都是剛性或半柔性的，不適合與頦下區(qū)域的曲線表面連接，特別是在頭頸部運動的情況下，所以常常導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取不良和患者不適。

創(chuàng)新

為了解決以上問題，研究人員創(chuàng)造了一種可貼在皮膚上的傳感器貼紙，該貼紙可牢固地附著在脖子上，并通過細電纜連接到無線發(fā)射器單元。

該傳感器貼片使用了聚酰亞胺(PI)柔性薄片(13μm)，并利用激光系統(tǒng)在其兩側(cè)涂上Cu膜(9μm)。隨后用銅蝕刻劑進行濕法蝕刻，制作出PI薄片兩端的兩對sEMG通道、記錄電極和連接器。再用導(dǎo)電粘合劑環(huán)氧樹脂印刷壓阻條，作為傳感元件。

普渡大學健康與人文科學學院語音、語言和聽力科學副教授Georgia A. Malandraki和普渡大學工程學院生物醫(yī)學工程與機械工程助理教授Chi Hwan Lee 共同創(chuàng)立了Curasis LLC公司，分別擔任代理首席執(zhí)行官和首席技術(shù)官。他們正在通過Curasis LLC公司，將該項可穿戴技術(shù)商業(yè)化。

Malandraki表示：'我們希望提供一種可靠，對患者友好且負擔得起的方法來治療數(shù)百萬吞咽障礙患者。'

傳感器貼片系統(tǒng)的基本布局和配置

可貼在皮膚上的傳感器貼紙可測量并記錄與吞咽有關(guān)的肌肉活動和運動。然后，信息通過夾在穿戴者襯衫上的無線發(fā)射器單元發(fā)送到存儲該信息的軟件上，以供醫(yī)生日后分析。如果沒有可用的互聯(lián)網(wǎng)，則也可以簡單地記錄數(shù)據(jù)以供日后閱讀。

一名健康年輕受試者(23歲女性)的實驗數(shù)據(jù)

Lee表示：'我們的設(shè)備經(jīng)過專門設(shè)計，傳感器標簽具有可拉伸性和柔性，可以很好地與皮膚和彎曲的頭頸貼合，并記錄吞咽相關(guān)的細小肌肉活動。'

這種傳感器貼紙設(shè)計時使用了廉價的元件，設(shè)計為可使用約10次，之后可將其丟棄。

進展

Malandraki和Lee已經(jīng)完成了該可穿戴設(shè)備的臨床前測試，目前正在進行臨床試驗。他們正在與普渡大學研究基金會技術(shù)商業(yè)化辦公室合作，為該技術(shù)申請專利。