一种可以检测失血量的可穿戴传感器

       产后出血是导致孕产妇死亡的主要和最可预防的原因，由于生理代偿机制可能会掩盖过度出血，因此其是很难被发现的。在出血的早期阶段，交感神经系统被激活以确保重要器官的充分灌注，从而使生命体征保持稳定。在世界范围内，诊断产后出血的最常见方法是目测估计失血量或监测生命体征。失血量通常被低估，超出了早期干预的范围。为了在早期阶段诊断产后出血，圣路易斯华盛顿大学的一个多学科研究团队开发了一种戴在手腕上的可穿戴光学设备，该设备利用激光散斑流指数（LSFI）来连续监测因身体其他部位失血而触发的身体代偿机制。

圣路易斯华盛顿大学开发的一种可穿戴在手腕上的设备，该设备利用激光散斑流成像来捕获产后出血的早期迹象。图片来源：圣路易斯华盛顿大学 Francesca Bonetta-Misteli。

       该研究的负责人Christine O’Brien教授说：“由于周围血管收缩，生命体征可以保持不变，直到发生非常严重的失血，这意味着在许多情况下，我们无法在产后出血变得严重之前利用生命体征来检测”。LSFI 设备利用激光器和相机来检测和量化光与移动的血细胞相互作用时形成的散斑图案的空间和时间变化，以提取有关血流的信息。LSFI 测量值与血流量成线性比例。LSFI 设备是无线且由电池供电，具有低的信噪比。软件控制激光模块和摄像头传感器进行实时视频捕获和数据处理，并通过蓝牙将数据传输到平板电脑等外部设备，并在其中跟踪结果。该团队开发了一种用于机载视频数据处理的快速散斑处理协议。Christine O’Brien说：“通过监测手腕的血流，我们的设备可以在患者开始出现症状之前检测到因产后出血而发生的外周血管收缩”。为了测试该设备，研究人员将其放置在一个带有中空通道的模拟组织模型上，液体通过该通道流动以模拟血液流动。当研究人员改变液体流速时，他们观察到近乎完美的线性响应流速，这表明该装置对血流的变化是高度敏感的。

       在一项动物模型研究中，发现 LSFI 装置的响应几乎是完美线性的，检测到的血流量与抽取的血液量之间的平均相关性为 0.94。此外，在大多数动物中，该设备在静脉注射生理盐水期间测量到血流量的增加，表明增加的体积有助于增加外周血流量。这些实验表明，可穿戴 LSFI 传感器可用于监测患者产后出血的早期迹象，并跟踪他们对复苏措施的反应。在体模测量和患者研究中量化皮肤色素沉着影响的测试发现，色素沉着水平没有显着差异。O'Brien说：“我们正在获取反馈，并使用我们的研究原型进行许多此类测试，包括考虑运动引起的伪影，并测试一系列皮肤色素沉着水平的性能，以确保结果不会因肤色而产生偏差”。在出血的早期阶段，可以使用低成本、易于获取的药物和宫内装置等治疗选项。出血的后期需要输血和手术干预，但根据患者居住的地方，这些并不总是可行的。O'Brien说：“产后出血对低收入和中等收入地区的人们影响最严重，他们获得高质量医疗诊断和治疗的机会有限，我们的灵感来源于开发一种可在低资源和高资源环境下使用的易于获取的工具，以便比现有方法更早地检测到这种情况，这项工作是我们初始原型开发和概念验证测试的第一步。”

        该团队正在开发新的样机，使用更小、更稳定、功率更低的激光器，电池寿命更长，并且可以更快地提供结果。除了在健康志愿者身上测试该设备之外，该团队还计划在未来几个月内开始对孕妇进行临床研究。研究人员还希望与产后出血死亡率高的国家的研究人员合作，测试该设备在资源有限的环境中的性能和实用性。O'Brien表示，为了使 LSFI 设备进入临床应用，它需要由商业合作伙伴制造，该合作伙伴可以制造出符合监管标准的设备，并需要在各种条件下和不同人群中进行测试。她说：“在整个开发过程中，获得患者、护士、医生和医疗团队其他成员的反馈也是至关重要的”。可穿戴 LSFI 设备为低成本、无创技术提供了一个新的技术框架，可以及时识别持续失血情况，从而有效地使用易于获得的干预措施。研究人员 Francesca Bonetta-Misteli 表示：“我们希望这项工作能够开发出一种设备，能够预防产后出血引起的发病和死亡，确保新妈妈们带着孩子安全回家，在医疗环境中，它可能有助于监测患者对出血治疗的反应。它还可以提供一个独立的工具，供在家中或其他环境中使用，当分娩的母亲可能有危险时，提醒她们应该寻求医疗救助。”该研究成果已经发表在《生物医学光学快报》期刊上（www.doi.org/10.1364/BOE.494720）。

      消息来源：https://www.photonics.com/Articles/Wearable_Sensor_Could_Lower_Mortality_Due_to/a69365