Bij te vroeg geboren baby’s is het ademhalingsstelsel nog niet volledig ontwikkeld. Daarom hebben zij vaak last van apneu, een plotselinge onderbreking van de ademhaling. Sinds kort is er een nieuwe methode om apneu bij kinderen te monitoren zonder onnodig schade aan te richten. De nieuwe aanpak maakt gebruik van infraroodcamera’s, beeldverwerkingssoftware en zelfs een slimme fopspeen.
De nieuwe methode is, in samenwerking met Máxima MC en Philips, ontwikkeld door onderzoeker Ilde Lorato. Dit gebeurde in het kader van haar promotie aan de TU Eindhoven.
Apneu is een stoornis waarbij de ademhaling 10 seconden of langer wordt onderbroken. Bijna alle te vroeg geboren baby’s jonger dan dertig weken of met een gewicht van minder dan één kilogram hebben er last van. “Apneu bij premature baby’s kan ernstige problemen veroorzaken, vooral als het langer dan 20 seconden duurt”, zegt Ilde Lorato, onderzoeker in de vakgroep Electronic Systems van de faculteit Electrical Engineering.
Peter Andriessen, neonatoloog in Máxima MC (MMC), vult aan: “Apneu bij te vroeg geboren baby’s wordt onder meer in verband gebracht met een vertraagde neurologische ontwikkeling op latere leeftijd. Het is daarom van groot belang dat we deze zuigelingen op een betrouwbare manier kunnen monitoren, zodat we meteen kunnen ingrijpen als dat nodig is.”
Experimenten in het ziekenhuis
Premature baby’s worden verpleegd in zogenaamde neonatale intensive care units (NICU’s), waar de ademhaling wordt gemonitord met dezelfde elektroden die ook de activiteit van het hart meten. “Deze oplossing is echter niet ideaal,” zegt Lorato, “omdat elektroden apneu niet echt goed detecteren. Bovendien is de huid van premature baby’s erg gevoelig. Hij kan gemakkelijk geïrriteerd of zelfs beschadigd raken door het gebruik van plakelektroden. We hebben daarom gezocht naar alternatieven die minder ongemak veroorzaken voor deze kwetsbare zuigelingen, zoals camera’s.”
Het gebruik van camera’s in een klinische context is echter niet zonder problemen, vooral als je de patiëntjes ook ’s nachts wil monitoren, wanneer er onvoldoende licht is. Bovendien hebben baby’s de neiging veel te bewegen, wat leidt tot ongewenste ruis in de gegevens. En dan is er natuurlijk nog de kwestie van privacy en kosten.
“Het was daarom heel belangrijk om onze oplossing te testen in een ziekenhuis. Alleen dan kun je zien of het echt werkt in een complexe omgeving,” zegt Lorato. En dat is precies wat de Italiaanse onderzoeker heeft gedaan.
Warmtebeeld
Dankzij de goede samenwerking tussen de TU/e, Philips en Máxima MC binnen e/MTIC kon zij praktijkexperimenten uitvoeren in de Neonatale Medium Care Unit van MMC. Daar gebruikte ze drie lage-resolutie infraroodcamera’s om vijftien baby’s te volgen die elk drie uur lang in een open bed werden verzorgd. “We hebben gekozen voor infraroodcamera’s omdat die ook werken in volledige duisternis. Ook laten infraroodcamera’s zowel de ademhalingsbeweging als de doorstroming zien. Door hun lage resolutie zijn ze bovendien goedkoper en is de privacy beter gewaarborgd,” zegt Lorato. “De infraroodbeelden hebben we vervolgens gebruikt om een aantal nieuwe beeldverwerkingsalgoritmen te ontwikkelen die potentieel apneu kunnen detecteren.”
Slimme fopspeen
Tijdens haar onderzoek in het ziekenhuis deed Lorato een interessante ontdekking. Ze zag dat de fopspeen waar zuigelingen op zuigen, bewegingen veroorzaakt die lijken op ademhalen. Dit verstoorde natuurlijk haar testresultaten. Daarom kwam ze op het idee om een slimme fopspeen te gebruiken, die de zuigbewegingen registreert. Zo onderscheid je deze gemakkelijk van de ademhaling.
Lorato en MMC zijn tevreden met de resultaten, omdat ze laten zien dat je met een aantal goedkope infraroodcamera’s de ademhaling van premature baby’s kan monitoren. Hopelijk leidt dat ertoe dat bij sommige baby’s de vervelende elektroden kunnen worden verwijderd. Lorato’s onderzoek heeft al geleid tot twee octrooiaanvragen (een voor de fopspeen, en een voor het algoritme).
Vervolgonderzoek
Toch is er nog een lange weg te gaan voordat dit soort camera’s een alledaags beeld worden in neonatale intensive care afdelingen. “De infraroodcamera’s kunnen niet door de couveusewand heen kijken, dus als je baby’s wil monitoren in een couveuse, moet je de camera’s in de couveuse plaatsen. Verder bevatten onze video’s geen beelden van echte apneus. We hebben deze moeten simuleren door het beschikbare videomateriaal te bewerken. Er is dus nog wat werk aan de winkel.”
Vervolgonderzoek zal plaatsvinden binnen het UMOSA project van Sander Stuijk, de hoofddocent die Lorato’s promotieproject begeleidde. In dit project keek men ook naar andere toepassingen van warmtebeeldmonitoring, bijvoorbeeld voor slaapapneu bij volwassenen. In Máxima MC zal een nieuwe promovendus in het PICASSO-project een vervolg geven aan de ontwikkeling van minder hinderlijke monitoringtechnieken voor te vroeg geboren baby’s.
Meer informatie
Ilde Lorato verdedigde haar proefschrift Video Respiration Monitoring: Towards Remote Apnea Detection in the Clinic op 19 november aan de TU/e. Het onderzoek is uitgevoerd binnen het Eindhoven MedTech Innovation Center (e/MTIC) en het Center for Care & Cure Technology Eindhoven (C3Te). Beide centra streven naar innovatie van de gezondheidszorg in nauwe samenwerking tussen TU/e, ziekenhuizen en het bedrijfsleven.
Bron: mmc.nl
Zie ook:
