Tilbake til søkeresultatene

FORNY20-FORNY2020

KVAL: One-dimensional ultrasound monitoring of physiological status

Alternativ tittel: Éndimensjonal ultralyd monitorering av fysiologisk status

Tildelt: kr 0,50 mill.

Prosjektnummer:

327574

Prosjektperiode:

2021 - 2021

Midlene er mottatt fra:

Hvor mye mer kan jeg yte på denne treningsøkta? Er soldatene helt i kjelleren, eller kan de klare seg en time til før de må ta til seg næring? Hvordan går det med muskelmassen til pasienten som ligger på intensivavdelinga? For å svare på disse spørsmålene vil informasjon om flere fysiologiske parametere være nyttig. I dette prosjektet har vi undersøkt om ultralydmålinger av muskler kan gi nyttig og robust informasjon om fysiologisk status. Ultralydavbildning er mye brukt får å stille riktig diagnose både på sykehus og i primærhelsetjenesten. I stedet for å analysere bilder undersøkte vi muligheten for å bruke én-dimensjonalt ultralydsignal, som f.eks kan sendes og mottas med en liten og enkel ultralydsensor. En slik sensor sender og mottar ultralydpulser som bærer med seg informasjon om tilstanden til for eksempel en muskelgruppe. I forsøkene gjennomførte 10 friske frivillige en utmattende treningsøkt på ergometersykkel, mens ultralyddata ble tatt opp før, underveis og etter økta. Analysene viser at det er endring i signalene over tid, men resultatene er ikke entydige. Det vil derfor kreve mer analyser for å kunne konkludere om og hvordan en slik monitorering best kan gjøres. I dag er det mulig å utvikle billige og miniatyriserte sensorer som, i kombinasjon med moderne batteriteknologi og trådløs kommunikasjon, kan festes på kroppen som en fullt bærbar måler. Vi ser at mikromaskinerte ultralydtransducere kan være godt egnet som medisinsk sensor eller i bruk sammen med annen treningselektronikk. Ved å sende resultater i sanntid til en sportsklokke eller til medisinsk monitoreringsutstyr, kan fysiologiske endringer avdekkes, for eksempel i løpet av en treningsøkt eller hos pasienter som er sengeliggende over tid.

In the qualification project we performed a proof-of-concept experiment where healthy volunteers underwent an exhausting exercise session and ultrasound data collected from their muscles before, during and after the session was compared. The results so far are inconclusive, but a further analysis of the extensive dataset is needed to conclude whether monitoring of the glycogen status in muscles using ultrasound is possible. If the method proofs viable, we believe it to be further applicable in assessing muscle atrophy in ICU patients, and nutrition and hydration status in frail patients. We see micromachined ultrasound transducers (PMUTs) as suited for use as medical ultrasound sensors for patient monitoring, and find that the design flexibility and possibility of large batch fabrication of such devices, can make them applicable to many different clinical settings and available at low cost.

Assessment and monitoring of physiological status can be beneficial for several user groups, both within patient care, military, sports medicine and recreation. We believe that a miniaturized ultrasound sensor collecting a 1D data stream can be capable of real time continuous monitoring and aim at performing proof-of-concept experiments in this qualification project to assess the technological potential with muscle monitoring as a use-case. Initial experiments performed at SINTEF have shown that through ultrasound measurements of muscles during strenuous exercise, a difference in acoustic signal related to the physiological status (glycogen and hydration status) can be detected. Partial agreement in the results from ultrasound image analysis and the analysis of 1D data from an emulated single-element ultrasound sensor has been shown, but more extensive experiments are needed to assess the potential of the methodology and further develop and improve the analytic methods that can enable automatic and robust measurements. SINTEF has a portfolio of patents on piezoelectric micromachined ultrasound transducers (PMUTs), and are currently developing sensors both for air and water/tissue applications. The PMUT technology platform can be a game-changer within wearable sensors for patient monitoring, where cardiac/ respiration monitoring, bladder filling, or muscle assessment all are possible applications. Three main tasks will be included in this qualification project: - Perform experiments on several individuals, where skeletal muscles are imaged with ultrasound before, during and after exercise. 2D and 1D data will be analyzed and compared. - Assess market potential for an ultrasound system with a 1D data stream in patient monitoring. - Assess how the PMUT technology can be used in various applications within patient monitoring.

Budsjettformål:

FORNY20-FORNY2020