저렴하고 휴대 가능하며 자가용

Sep 03, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20613(2022) 이 기사 인용

1231 액세스

1 인용

3 알트메트릭

측정항목 세부정보

호흡기 질환에 대한 진단 검사 및 치료 모니터링 장치의 접근성은 의료를 증진하고 갑작스러운 합병증과 사망률을 줄이는 데 중요합니다. 폐활량 측정법은 여러 폐 질환을 진단하고 모니터링하기 위한 표준입니다. 그러나 특정 질병의 미묘한 지역적 변화를 탐지하는 데 필요한 지역적 평가 역량이 부족합니다. 또한 노인, 어린이, 질병 환자에게는 어려운 호흡법이 필요합니다. 여기서 우리는 가정 기반 폐 기능 평가 및 원격 의료를 위한 저렴하고 휴대 가능하며 자가 관리가 가능한 전기 임피던스 단층 촬영(EIT) 시스템을 실현했습니다. 건강한 피험자를 대상으로 한 동시 EIT-폐활량 측정 시험을 통해 우리 장치가 광범위한 폐활량 측정 지표를 예측할 수 있고 이러한 지표의 지역적 매핑을 제공할 수 있음을 입증했습니다. 우리는 쉽게 접근할 수 있는 호흡 패러다임을 추가로 개발하고, 코로나19로 퇴원한 피험자와 두 명의 건강한 대조군을 종단적으로 모니터링하여 테스트했으며, 그 결과 패러다임이 초기 악화 후 회복을 감지할 수 있음을 시사했습니다. 전반적으로 EIT 시스템은 가정과 진료소 모두에서 폐 기능 검사 및 모니터링에 널리 적용될 수 있습니다.

호흡기 질환은 전 세계적으로 심각한 질병과 사망의 가장 흔한 30가지 원인 중 5가지를 포함합니다1. 이러한 질병에 대한 진단 검사와 지속적인 모니터링은 환자의 건강 관리를 개선하고 갑작스러운 합병증과 사망률을 줄이는 데 중요합니다. 가정 기반 검사 및 모니터링은 이러한 질병과 관련된 부담을 완화하는 실용적이고 비용 효율적인 방법이지만2,3,4 자가 관리 가능한 가정 기반 표준 의료 도구가 부족하기 때문에 효율성이 떨어지는 경우가 많습니다5, 6.

현재까지 폐활량 측정법7은 전반적인 공기 역학을 평가하고 코로나198을 포함한 다양한 상태를 식별 및 모니터링하기 위한 표준 폐 기능 평가입니다. 그러나 폐활량 측정법에는 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)9 및 잠재적으로 장기화될 수 있는 코로나1910과 같은 특정 폐 질환의 지역적 변화를 감지, 평가 및 모니터링하는 데 필요한 지역적 평가 기능이 부족합니다. 예를 들어, 폐활량 측정법은 심각한 폐기종이 있는 COPD 환자의 10.4%를 놓쳤습니다9. 더욱이, 폐활량 측정 지수가 모두 정상임에도 불구하고 퇴원 후 10개월이 지난 후 퇴원한 코로나19 환자 중 잔여 폐 컴퓨터 단층촬영(CT) 이상이 없는 환자는 9%에 불과했습니다10. 이러한 연구는 폐 기능에 대한 지역적 평가의 필요성을 나타냅니다.

국소 폐 기능은 일반적으로 CT, 과분극 자기공명영상(MRI) 또는 핵영상 방법11을 통해 평가됩니다. 그러나 이러한 기술은 일반적으로 비용이 많이 들고 시간적 해상도가 낮아 폐 기능 모니터링에 적합하지 않을 수 있습니다. 전기 임피던스 단층촬영12,13(EIT)은 폐 기능, 특히 중환자실에 있는 유아를 모니터링하기 위해 점점 더 많이 사용되는 무방사선 및 비침습적 생체 의학 영상 기술입니다14,15. EIT는 공간 해상도가 낮지만 시간 해상도가 높기 때문에 폐 기능 테스트에 적합합니다. 따라서 EIT 결과의 해석 가능성을 촉진하기 위해 EIT와 표준 폐 기능 측정 간의 관계를 확립하기 위한 최근 연구 노력이 할당되었습니다. 예를 들어, 이전 연구에서는 폐 부피 변화, EIT 전도도 변화 및 인체 측정 정보 사이의 관계에 대한 파라메트릭 모델을 개발했습니다. 그러나 그들은 표준 폐활량 측정법 호흡법을 적용하지 않았으므로 EIT가 폐활량 측정 지표를 직접 반영할 수 있는지 여부는 아직 결정적이지 않습니다. 최근에는 이 관계가 조사되었지만 EIT에서 폐활량 측정 지표를 예측하려면 주제별 교정이 필요합니다. 전반적으로 표준 폐 기능 폐활량 측정 지표를 예측하기 위한 독립형 방법으로 EIT를 사용하는 것은 아직 입증되지 않았습니다.

0.8; p < 0.001). This implies that subjects with larger weight/height and/or chest circumference has larger slope and hence for those subjects a smaller change in conductivity is related to a larger change in volume. Since both weight/height and chest circumference are proportional to the volume of the conductive medium, the larger these quantities, the larger the resistance and the slower the change in conductivity. Hence, the weight/height and the chest circumference are used in addition to the conductivity to train a regression model for predicting the volume. The sought model should have a W/H and chest-dependent slope. This is equivalent to a linear regression model with dependent variables which include product terms of anthropometric parameters and conductivity. Since the W/H ratio is strongly correlated with the weight (PCC > 0.98; p < 0.001), weight was not included to avoid multi-collinearity./p> 0.8; p < 0.001 for all volume segments)./p> 0.7; p < 0.001; online methods, Supplementary Table S2)./p>

0.8; p < 0.001). We observed a slight difference between EIT conductivity-time curve and spirometry volume-time curve, potentially due to the fact that the EIT imaging slice cannot represent the whole lung (Supplementary Figure S7), which may be elucidated with 3D-EIT10 in the future. We also showed that EIT can infer standard spirometry indicators (PCC > 0.7; p < 0.001), making it potentially suitable for screening, diagnosis, and monitoring of obstructive and restrictive lung diseases, facilitating its adoption as a standard screening tool for lung function assessment. In addition, we showed that the system provides regional functional mapping of spirometry indicators. We hypothesize that such additional spatial information would be critical for regional lung functional assessment, which can be essential for detecting and monitoring regional changes in lung diseases, such as COPD. Future clinical studies involving diseased patients such as COPD, asthma, and interstitial lung disease are warranted./p>