Varje år, nästan 15 miljoner barn föds för tidigt och behöver vårdas på neonatala intensivvårdsavdelningar (NICUs). Moderna NICU har tagit ett stort steg framåt när det gäller implementerad teknik. Än, mycket återstår att göra när det gäller säkerhet, pålitlighet, och övervakningssystemens komfort. Rohan Joshi, Ph.D. kandidat vid Eindhovens tekniska universitet, utvecklat i nära samarbete med Máxima MC-algoritmer för att bättre prioritera det stora antalet larm i NICU. Också, han designade algoritmer som kan spåra fördelarna med hud-hudkontakt mellan för tidigt födda barn och deras föräldrar. Slutligen, han implementerade en kontaktlös sensor som kan övervaka andningen och rörelserna hos för tidigt födda barn och förutsäga risken för allvarliga infektioner. Joshi försvarar sin doktorsexamen. avhandling den 30 augusti.

För tidigt födda barn är speciella patienter med unika behov. Vissa barn kan födas efter bara sex månaders graviditet, väger så lite som 500 gram och har kraftigt underutvecklade organ. Dessa barn tillbringar flera veckor eller till och med månader på neonatala intensivvårdsavdelningar (NICUs), i inkubatorer i en termoreglerad miljö. Inom inkubatorerna, ventilatorer stöder de omogna lungorna, medan andningshastigheten, tillsammans med andra vitala tecken, övervakas kontinuerligt så att läkare kan larmas omedelbart vid nödsituationer.

Den gråtande vargseffekten

Moderna NICU kan generera flera hundra larm dagligen. De allra flesta av dessa larm kräver inga kliniska åtgärder, vilket resulterar i det så kallade fenomenet 'larmtrötthet'. Larmtrötthet, ungefär som den gråtande vargseffekten, kan minska mottagarnas lyhördhet för potentiellt viktiga larm och äventyra barns säkerhet.

Rohan Joshi, under överinseende av prof. Loe Feijs och framstående prof. Sabine Van Huffel, utvecklat flera strategier för att minska det stora antalet larm som genereras i NICU och göra de återstående larmen kliniskt genomförbara. I nära samarbete med sina medpromotorer dr. Peter Andriessen och dr.ir. Carola van Pul från Máxima MC i Veldhoven, Joshi analyserade övervakningssignaler från patienter och identifierade via maskininlärningsalgoritmer metoder för att eliminera mindre allvarliga larm relaterade till låg hjärtfrekvens och låg syremättnad å ena sidan, samtidigt som man skapar tidigare varningar för kritiska larm, på den andra. Detta ämne är mycket viktigt eftersom Máxima MC främjar familjecentrerad vård, där det behövs en lugn miljö för optimal vård av svårt sjuka nyfödda. Genom att minska, både, det totala antalet larm och ett stort antal kritiska larm

Bekväm och kontaktlös övervakning

Övervakning av vitala tecken på NICU är inte alltid bekvämt för spädbarn. Till exempel, övervakning av andningsfrekvensen kräver att självhäftande elektroder fästs på deras ömtåliga hud. För att förbättra spädbarns komfort, Joshi designade ett alternativ, kontaktlöst övervakningssystem, baserad på en filmliknande trycksensor som kan bäddas in i kuvösens madrass. För att testa sensorn, Joshi startade en klinisk studie vid Maxima MC, under överinseende av dr. Andriessen och dr. van Pul. Studien visade att sensorn är lika tillförlitlig som standardelektroder vid övervakning av andningsfrekvensen hos för tidigt födda barn. Också, till skillnad från vanliga elektroder, denna sensor kan användas för att övervaka patologisk brist på rörelse, som kan fungera som ett tidigt varningstecken för livshotande infektioner (sepsis) eller för att upptäcka den typ av apné som ofta ses hos prematurer. Sådan tidig upptäckt av sepsis är avgörande för snabb intervention via antibiotikabehandling och det kan rädda liv för spädbarn. Också, Att skilja mellan central apné och obstruktiv apné är användbart för att välja rätt terapeutisk strategi.

Vikten av förälder-baby bindning

Hittills, få tekniska ingrepp överstiger de terapeutiska fördelarna med bindning mellan spädbarn och deras föräldrar. Forskare vid Maxima MC har tidigare visat att bindning mellan föräldrar och barn är effektiva i, för att nämna några, minska risken för sjukhusförvärvad infektion, underlätta amning och viktökning. I moderna NICUs, bindning mellan föräldrar och barn uppmuntras genom utövandet av Kangaroo Care, en teknik där barnet hålls bröst-till-bröst och hud-mot-hud med en förälder under en längre tid. "Medan Kangaroo Care har erkänts som en viktig terapeutisk intervention, " förklarar Joshi, "hittills har det inte varit möjligt att kvantifiera och visualisera exakt dess fördelar för för tidigt födda barn." Joshi övervann denna begränsning genom att övervaka hjärtfrekvensen hos för tidigt födda barn som utsätts för Kangaroo Care i motsats till att vara i en inkubator. Joshi:"Prematura barn har hög puls, som varvas med kraftiga patologiska retardationer. Vi visade att när bebisar får Kangaroo Care, svårighetsgraden av dessa retardationer minskas med en tredjedel. Detta händer eftersom bebisar samregleras av sina föräldrars kroppar." För Joshi, denna realtidsvisualisering av fördelarna med Kangaroo Care är "mycket kraftfull" när det gäller att motivera föräldrar att praktisera det och läkare att underlätta det.

Denna forskning visar hur datadrivna lösningar och algoritmer baserade på maskininlärning kan optimera kliniskt beslutsfattande och förbättra arbetsflödet i NICU. Den kontaktlösa övervakningslösningen som utvecklats av Joshi öppnar upp nya sätt för tillförlitlig övervakning som både är bekväma för för tidigt födda barn och en källa till ny fysiologisk information. Slutligen, denna forskning ger kvantitativa och visualiserbara bevis på fördelarna med förälder-baby-bindning.