Onderzoekers van Northwestern University hebben een draadloze huidsensor ontwikkeld die de elasticiteit van de huid continu kan meten bij patiënten met aandoeningen van het zachte weefsel, zoals lymfoedeem en systemische sclerodermie. De technologie maakt het mogelijk om veranderingen in de huid thuis te monitoren en de meetgegevens draadloos te delen met zorgverleners. Volgens de onderzoekers kan dit bijdragen aan een eerdere signalering van ziekteprogressie, een betere begeleiding op afstand en mogelijk minder ziekenhuisbezoeken.
De flexibele sensor wordt direct op de huid aangebracht en is ontworpen voor langdurig gebruik. Daarmee sluit de technologie aan bij de groeiende behoefte aan thuismonitoring van chronische aandoeningen, waarbij patiënten zelf metingen uitvoeren terwijl zorgverleners de resultaten op afstand beoordelen.
Continue monitoring huidelasticiteit
Lymfoedeem is een chronische aandoening waarbij vocht zich ophoopt in het weefsel als gevolg van beschadigde lymfevaten. Dit kan ontstaan na een infectie, kankerbehandeling of door erfelijke aanleg. Omdat genezing momenteel niet mogelijk is, is het belangrijk de aandoening voortdurend te monitoren om verdere achteruitgang en complicaties, zoals infecties, te voorkomen. Ook patiënten met systemische sclerodermie kunnen baat hebben bij regelmatige controle. Bij deze zeldzame auto-immuunziekte zorgt een overmatige productie van collageen ervoor dat de huid plaatselijk of verspreid verhardt.
Volgens de onderzoekers schieten bestaande meetmethoden op verschillende punten tekort. Artsen beoordelen lymfoedeem momenteel onder meer door het volume van een arm of been te meten, de hoeveelheid extracellulair vocht vast te stellen met bio-impedantiespectroscopie of de zogenoemde tissue dielectric constant te bepalen. Daarnaast worden huidonderzoeken uitgevoerd, zoals de indruktest, huidzuigtesten en elastografie. Hoewel deze technieken hun waarde hebben bewezen, vereisen ze gespecialiseerde apparatuur en een lichamelijk onderzoek in de kliniek. Bovendien neemt de gevoeligheid van sommige methoden af naarmate de aandoening verder voortschrijdt.
Dieper in het weefsel
De nieuwe sensor, ontwikkeld in het laboratorium van materiaalwetenschapper John Rogers, is flexibel genoeg om op verschillende lichaamsdelen te worden aangebracht. Het apparaat maakt gebruik van een geïntegreerde versnellingssensor die kleine trillingen opwekt en vervolgens analyseert hoe de huid en het onderliggende weefsel daarop reageren. Op basis van deze trillingen bepaalt het systeem eigenschappen zoals stijfheid, elasticiteit en weerstand tegen druk. De verzamelde gegevens worden vervolgens draadloos doorgestuurd naar de behandelaar, die de ontwikkeling van de aandoening op afstand kan volgen.
Volgens hoofdauteur Min-Seung Jo maakt de analyse van trillingsfrequenties en -amplitudes het mogelijk om nauwkeurig de mechanische eigenschappen van de huid te berekenen. Daardoor ontstaat een objectieve maat voor veranderingen in het weefsel, zonder dat hiervoor omvangrijke apparatuur nodig is.
Beoordeling ziekteprogressie
De onderzoekers testten de sensor bij patiënten met kankergerelateerd lymfoedeem en bij mensen met systemische sclerodermie. Daarbij bleek dat het relatief grote contactoppervlak van de sensor niet alleen de huid, maar ook dieper gelegen weefsel kan beoordelen. Dat leverde een nauwkeuriger beeld op van de ernst en ontwikkeling van de aandoening. Daarnaast liet de technologie een sterkere correlatie zien met ziekteverschijnselen dan bestaande commerciële systemen die gebruikmaken van bio-impedantie of metingen van de tissue dielectric constant om vroeg lymfoedeem op te sporen.
Een belangrijk verschil met bestaande technieken is dat de nieuwe sensor voldoende gevoelig bleek om onderscheid te maken tussen drie verschillende stadia van lymfoedeem. Ook tijdens spierbewegingen bleef de meting van huidstijfheid betrouwbaar, waardoor veranderingen tijdens dagelijkse activiteiten beter kunnen worden gevolgd.
Thuismonitoring
De onderzoekers benadrukken dat de diagnose en stadiëring van lymfoedeem voorlopig een taak van gespecialiseerde zorgverleners blijft. De nieuwe sensor is vooral bedoeld als hulpmiddel om patiënten tussen ziekenhuisbezoeken door te volgen en veranderingen vroegtijdig te signaleren. Volgens medeonderzoeker Ann Marie Flores ligt de volgende stap in het verder ontwikkelen van een volledig thuis toepasbare oplossing. Daarbij willen de onderzoekers niet alleen onderzoeken hoe goed patiënten de sensor in de praktijk gebruiken, maar ook welke informatie zorgverleners nodig hebben om behandeling en begeleiding verder te optimaliseren.
Als vervolgonderzoek de huidige resultaten bevestigt, kan de draadloze huidsensor uitgroeien tot een waardevol instrument voor thuismonitoring van chronische weefselaandoeningen. Daarmee kan de technologie bijdragen aan eerdere detectie van verslechtering, beter onderbouwde behandelbeslissingen en een grotere toegankelijkheid van zorg voor patiënten die langdurige controle nodig hebben.
Huidsensor technologie
Vorig jaar ontwikkelde een team van internationale onderzoekers een slimme, batterijloze huidsensor die de huidtemperatuur continu en in realtime kan monitoren. De flexibele sensor maakt gebruik van thermo-elektrische halfgeleidermaterialen die temperatuurverschillen omzetten in elektrische signalen, waardoor geen externe stroomvoorziening nodig is. De technologie kan een thermische kaart van de huid genereren en temperatuurveranderingen van slechts 0,4 °C binnen drie seconden detecteren. Daarmee kunnen ontstekingen, infecties en wondcomplicaties vroegtijdig worden opgespoord.
In tests op menselijke huid, ook onder gesimuleerde transpiratie, presteerde de sensor betrouwbaar. Volgens de onderzoekers is het systeem eenvoudig te gebruiken en geschikt voor onder meer wondzorg en het monitoren van ontstekingsprocessen. In vervolgonderzoek willen zij de sensor uitbreiden met biosensoren voor het meten van aanvullende fysiologische parameters en biomarkers.
