Ohio State startet ersten Wearable-Sensor für Echtzeit-Muskelatrophie-Monitoring

The Ohio State University, Columbus, OH: Der vorgeschlagene Sensor soll Patienten mit Muskelatrophie helfen, Gesundheitsveränderungen bequemer zu überwachen.

Muskelatrophie & aktueller Standard

Muskelatrophie = Verlust Skelettmuskelmasse und -kraft. Ursachen: degenerative Erkrankungen, Alterung, Muskeldisuse. Ärzte nutzen derzeit MRI zur Beurteilung von Muskelgröße/Volumen – häufige Tests zeitaufwendig und kostspielig.

Neuer Ansatz: Elektromagnetischer Sensor mit „E-Threads“

Studie (IEEE Transactions on Biomedical Engineering): Elektromagnetischer Sensor aus leitfähigen „E-Threads“ als Alternative zu häufigem MRI-Monitoring.

Validierung

3D-gedruckte Gliedmaßenmodelle mit Hackfleisch gefüllt (Simulation Wadenmuskelgewebe durchschnittlicher Mensch). Ergebnisse: Sensor maß kleinste Volumenänderungen Gesamtgliedmaßengröße und überwachte Muskelverlust bis 51 %.

„Idealerweise könnte unser Sensor Healthcare-Providern ermöglichen, Behandlungspläne persönlicher umzusetzen und Patienten weniger zu belasten“, so Allyanna Rice (Lead Author, Graduate Fellow Electrical & Computer Engineering, Ohio State).

Hintergrund: NASA-Beitrag

Erster bekannter Ansatz Muskelatrophie-Monitoring via Wearable. Baut auf Rice's Vorarbeit für NASA-Gesundheitssensoren auf. NASA interessiert an Astronautengesundheitsmonitoring – lange Aufenthalte im Weltraum haben oft schädliche Auswirkungen auf Körper.

Wissenschaftler forschen seit Jahrzehnten daran. Studie inspiriert durch Ziel: Lösungen für Astronautengesundheitsprobleme. Beispiel: Selbst bei Kurzzeitmissionen bis 20 % Muskelmasse- und Knochendichteverlust. Daten zu Langzeitmissionen fehlen.

„Unser Sensor könnte Astronaut auf Langzeitmission oder Patient zu Hause nutzen, um Gesundheit ohne medizinisches Fachpersonal zu tracken“, so Rice.

Technische Umsetzung

Herausforderung: Wearable für minutäre Muskeländerungen am menschlichen Körper. Rice und Co-Autorin Asimina Kiourti (Professorin Electrical & Computer Engineering, Ohio State) designen Gerät mit zwei Spulen (eine sendet, eine empfängt) + Leiter aus E-Threads in Zickzack-Muster entlang Stoff.

Endprodukt ähnelt Blutdruckmanschette. Ursprünglich Herausforderung: Muster für weiten Bereich von Sensor-Schlaufengrößenänderungen → Passform für große Patiententeilpopulation.

„Als wir Sensor vorschlugen, realisierten wir nicht, dass dehnbares Material nötig ist, bis wir erkannten: Gliedmaßen verändern sich. Sensor muss sich ändern und flexen, aber auch konform sein“, so Rice.

Nach Trial-and-Error: Gerade Naht limitiert Elastizität, Zickzack-Muster ideal für Verstärkung. Dasselbe Muster macht Sensor skalierbar über mehrere Körperteile oder mehrere Stellen am selben Glied.

Ausblick

Wearable noch Jahre von Implementation entfernt. Nächster großer Schritt: Verbindung mit Mobile App für Aufzeichnung/Übermittlung Gesundheitsdaten direkt an Healthcare-Provider.

Rice blickt vorwärts: Kombination mit anderen Geräten für Erkennung/Monitoring weiterer Gesundheitsprobleme (z. B. Knochenverlust-Tool). „Zukünftig möchten wir mehr Sensoren und Fähigkeiten in unser Wearable integrieren.“ Arbeit von NASA unterstützt.

Weitere Informationen: Tatyana Woodall, E-Mail-Adresse durch Spamschutz geschützt (JavaScript erforderlich).