Onderzoekers van de University of New South Wales (UNSW) in Australië hebben een ultradunne draagbare sensor ontwikkeld die continu hart- en longgeluiden kan monitoren. De technologie, die voorlopig de naam AusculPatch draagt, zou patiënten in de toekomst in staat kunnen stellen om hun cardiovasculaire en respiratoire gezondheid thuis te volgen, zonder regelmatig naar het ziekenhuis of de huisarts te hoeven gaan.
De proof-of-conceptstudie laat zien dat de kleine sensor nauwkeurig fysiologische signalen kan registreren die normaal gesproken alleen met klinische apparatuur worden gemeten. De onderzoekers zien vooral kansen voor patiënten met chronische hart- en longaandoeningen, waarbij vroege signalering van verslechtering cruciaal is.
Hart en longen monitoren
De AusculPatch is een lichte, flexibele sensor die met medische tape op de borst of boven een slagader wordt bevestigd. Met een gewicht van slechts 3,2 gram en afmetingen van ongeveer 20 bij 47 millimeter is het apparaat aanzienlijk kleiner dan veel bestaande draagbare monitoringssystemen.
De kern van de technologie bestaat uit een ultradunne siliciumsensor die mechanische trillingen registreert die via lichaamsweefsel worden doorgegeven. Het gaat daarbij niet alleen om hartgeluiden, maar ook om ademhalingspatronen, bloedstroomtrillingen en pulsgolven. Volgens de onderzoekers verschilt de sensor fundamenteel van conventionele microfoons. Waar traditionele geluidssensoren vooral hoorbare geluiden registreren, detecteert de AusculPatch ook zeer laagfrequente trillingen die moeilijk waarneembaar zijn met bestaande wearables.
Een belangrijk voordeel is bovendien dat de sensor specifiek is ontworpen om storende omgevingsgeluiden te filteren. Tijdens de eerste tests bleef het systeem betrouwbare metingen leveren, zelfs wanneer proefpersonen spraken of zich in een rumoerige omgeving bevonden.
Beter dan een smartwatch
Hoewel smartwatches en activity trackers inmiddels hartslag, zuurstofsaturatie en slaapgegevens kunnen meten, richt de nieuwe technologie zich op een dieper niveau van fysiologische monitoring. De sensor registreert rechtstreeks mechanische signalen van het hart- en vaatstelsel en de ademhaling. Daardoor ontstaat volgens de onderzoekers een gedetailleerder beeld van hoe hart, bloedvaten en longen daadwerkelijk functioneren.
In laboratoriumtesten en vroege studies met gezonde vrijwilligers kwamen de metingen sterk overeen met resultaten van gevestigde klinische technieken zoals elektrocardiogrammen (ECG’s), echografie, bloeddrukmetingen en digitale stethoscopen.
Daarnaast bleek het systeem in staat om gedurende langere tijd betrouwbare gegevens te verzamelen tijdens dagelijkse activiteiten zoals wandelen, werken, eten en traplopen. Dat maakt de technologie interessant voor langdurige thuismonitoring, waarbij veranderingen in de gezondheidstoestand vroegtijdig kunnen worden opgespoord.
AI als waarschuwingssysteem
Een van de meest veelbelovende toepassingen ligt volgens de onderzoekers in de combinatie van continue monitoring en kunstmatige intelligentie. Omdat de sensor grote hoeveelheden fysiologische data verzamelt, kunnen machine-learningalgoritmen mogelijk patronen herkennen die wijzen op een verslechterende gezondheid.
Op termijn zou het systeem patiënten automatisch kunnen waarschuwen wanneer afwijkende signalen worden gedetecteerd. Ook behandelaars zouden meldingen kunnen ontvangen wanneer de data wijzen op een verhoogd risico op complicaties of ziekteprogressie. Deze ontwikkeling sluit aan bij de bredere trend van voorspellende gezondheidszorg, waarbij AI wordt ingezet om problemen te identificeren voordat duidelijke klachten ontstaan.
Meer toepassingen
De onderzoekers onderzochten ook toepassingen buiten hart- en longmonitoring. In aanvullende experimenten bleek de sensor trillingen van de stembanden te kunnen registreren. Met behulp van AI konden gesproken woorden worden herkend en zelfs een robotarm draadloos worden aangestuurd. Hoewel deze toepassingen zich nog in een vroeg onderzoeksstadium bevinden, zien de ontwikkelaars mogelijkheden voor ondersteuning van mensen met spraak- of bewegingsbeperkingen.
Voordat de technologie beschikbaar komt voor klinisch gebruik, zijn echter grotere studies nodig. Later dit jaar willen de onderzoekers ongeveer 200 patiënten met onder meer hartklepaandoeningen en mechanische hartondersteuning includeren. Daarna moet het onderzoek worden opgeschaald naar circa 1.000 deelnemers om de AI-ondersteunde diagnostische mogelijkheden verder te ontwikkelen.
Volgens de onderzoekers duurt het naar verwachting nog vier tot vijf jaar voordat een medisch gecertificeerde versie beschikbaar kan komen. Consumentgerichte toepassingen voor welzijns- en gezondheidsmonitoring zouden mogelijk eerder op de markt kunnen verschijnen.
Met de AusculPatch komt de visie van continue, intelligente thuismonitoring in ieder geval een stap dichterbij. De technologie laat zien hoe miniaturisatie, sensortechnologie en kunstmatige intelligentie samen kunnen bijdragen aan een verschuiving van ziekenhuiszorg naar zorg in de thuissituatie.
ePatch voor hartslagmonitoring
Vorig jaar werd tijdens de 4Daagse van Nijmegen een onderzoek uitgevoerd waarin bij 60 hartpatiënten met behulp van een ePatch van Philips de hartslag continu werd gemonitord. Dat onderzoek combineerde voor het eerst langdurige inspanning in een natuurlijke omgeving met real-time hartritmedata. Naast hartritmeregistratie verzamelen de onderzoekers ook gegevens over bloeddruk, gewicht, bloedwaarden en hartfunctie.
De studie moest inzicht geven in de effecten van training en deelname aan de 4Daagse op boezemfibrilleren. De resultaten kunnen bijdragen aan betere opsporing en behandeling van de aandoening, die naar schatting bij ruim 80.000 Nederlanders nog niet is vastgesteld.
