Une équipe interdisciplinaire de la Northwestern University a développé une paire de des capteurs sans fil flexibles qui remplacent l'enchevêtrement des capteurs filaires qui surveillent actuellement les bébés dans les unités de soins intensifs néonatals (USIN) des hôpitaux et constituent un obstacle aux câlins parent-bébé et aux liens physiques.

L'équipe a récemment terminé une série de premières études humaines sur des bébés prématurés au Prentice Women's Hospital et à l'Ann &Robert H. Lurie Children's Hospital de Chicago. Les chercheurs ont conclu que les capteurs sans fil fournissaient des données aussi précises et exactes que celles des systèmes de surveillance traditionnels. Les patchs sans fil sont également plus doux pour la peau fragile d'un nouveau-né et permettent un contact plus peau à peau avec le parent. Les capteurs existants doivent être fixés avec des adhésifs qui peuvent cicatriser et former des cloques sur la peau des nouveau-nés prématurés.

L'étude, impliquant des scientifiques des matériaux, ingénieurs, dermatologues et pédiatres seront publiés le 1er mars dans la revue Science .

L'étude comprend les données initiales de plus de 20 bébés qui portaient les capteurs sans fil aux côtés des systèmes de surveillance traditionnels, afin que les chercheurs du Nord-Ouest puissent faire un travail côte à côte, comparaison quantitative. Depuis, l'équipe a mené des tests réussis avec plus de 70 bébés dans l'USIN.

"Nous voulions éliminer le nid de rats de fils et d'adhésifs agressifs associés aux systèmes matériels existants et les remplacer par quelque chose de plus sûr, plus centré sur le patient et plus compatible avec l'interaction parent-enfant, " a déclaré John A. Rogers, un pionnier de la bio-électronique, qui a dirigé le développement de la technologie. « Nous avons pu reproduire toutes les fonctionnalités fournies par les capteurs filaires actuels avec une précision de qualité clinique. sans batterie, les appareils ressemblant à la peau ne renoncent à rien en termes de plage de mesure, l'exactitude et la précision - et ils fournissent même des mesures avancées qui sont cliniquement importantes mais qui ne sont pas couramment collectées. »

Rogers est professeur Louis Simpson et Kimberly Querrey de science et génie des matériaux et de génie biomédical à la McCormick School of Engineering et professeur de chirurgie neurologique à la Feinberg School of Medicine. Il a codirigé la recherche avec le Dr Amy Paller, chef de service de dermatologie, Walter J. Hamlin Professeur de dermatologie et professeur de pédiatrie à Feinberg, et le Dr Shuai (Steve) Xu, un instructeur de dermatologie à Feinberg et un dermatologue de Northwestern Medicine.

Couper les cordons

La masse de fils qui entourent les nouveau-nés à l'USIN est souvent plus grosse que les bébés eux-mêmes. Typiquement, cinq ou six fils relient les électrodes de chaque bébé à des moniteurs de respiration, pression artérielle, l'oxygène du sang, battement de coeur et plus. Bien que ces fils assurent la santé et la sécurité, ils contraignent les mouvements du bébé et constituent un obstacle majeur au lien physique pendant une période critique de développement.

"Nous savons que le contact peau à peau est si important pour les nouveau-nés, en particulier ceux qui sont malades ou prématurés, " dit Paller, un dermatologue pédiatrique à Lurie Children's. "Il a été démontré qu'il diminue le risque de complications pulmonaires, problèmes de foie et infections. Encore, quand vous avez des fils partout et que le bébé est attaché à un lit, c'est vraiment difficile d'avoir un contact peau à peau."

Nouvelle mère frustrée par l'incapacité de tenir son nouveau-né

La nouvelle mère Taschana Taylor est familière avec cette frustration. Après une césarienne d'urgence, La fille de Taylor, Grace, a été transportée d'urgence à l'USIN, où elle est restée trois semaines. Désespéré de créer des liens avec leur nouveau bébé, Taylor et son mari se sont sentis épuisés lorsqu'ils ont navigué sur les câbles pour fournir à Grace les soins les plus élémentaires. Grace fait partie des 70 bébés qui ont participé à l'étude de comparaison côte à côte jusqu'à présent.

"Essayer de la nourrir, la changer, l'emmailloter, la tenir et se déplacer avec elle avec les fils était difficile, " dit Taylor. " Si elle n'avait pas de fils sur elle, nous pourrions faire un tour dans la pièce ensemble. Cela aurait rendu toute l'expérience plus agréable."

Stressant et difficile de sortir bébé du berceau

"Les girations que les parents et les infirmières doivent subir juste pour sortir le bébé du berceau sont stupéfiantes, " a déclaré le co-auteur Dr Aaron Hamvas, le professeur Raymond et Hazel Speck Berry de néonatologie à Feinberg et chef de division de néonatologie à Lurie Children's.

"Les fils vont jusqu'au moniteur, jusqu'au bébé, peut-être en passant par des trous dans un incubateur, " a déclaré Hamvas. " Les infirmières et les parents essaient de rassembler les bébés, afin qu'ils ne retirent rien accidentellement d'eux ou du mur. Il est très, très encombrant et stressant. Si le bébé n'était absolument pas encombré, ce serait beaucoup plus efficace et moins sujet aux problèmes."

"Quiconque a eu l'expérience d'entrer dans une unité de soins intensifs néonatals remarque immédiatement à quel point les bébés sont petits, et combien de fils et d'électrodes y sont attachés, " a déclaré la co-auteure, la Dre Debra Weese-Mayer, le professeur Beatrice Cummings Mayer de médecine autonome pédiatrique à Feinberg et chef de médecine autonome pédiatrique à Lurie Children's. « La possibilité de passer au sans fil a un énorme potentiel pour réduire le fardeau des infirmières, pour les bébés et pour les parents."

Aller au-delà des possibilités actuelles

Les avantages de la nouvelle technologie de l'équipe de Northwestern vont au-delà de son manque de fils, mesurant plus que ce qui est possible avec les normes cliniques d'aujourd'hui.

Les deux capteurs sans fil surveillent les signes vitaux des bébés :fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et la température corporelle — des extrémités opposées du corps. Un capteur repose sur la poitrine ou le dos du bébé, tandis que l'autre capteur s'enroule autour d'un pied. (Le capteur de poitrine mesure 5 centimètres sur 2,5 centimètres; le capteur de pied mesure 2,5 centimètres sur 2 centimètres. Chaque capteur pèse à peu près le même poids qu'une goutte de pluie.) Cette stratégie permet aux médecins de recueillir la température centrale d'un nourrisson ainsi que la température corporelle à partir d'un périphérique Région.

"Les différences de température entre le pied et la poitrine ont une grande importance clinique dans la détermination du flux sanguin et de la fonction cardiaque, " a déclaré Rogers. "C'est quelque chose qui n'est pas couramment fait aujourd'hui."

Les médecins peuvent également mesurer la tension artérielle en suivant en continu le moment où le pouls quitte le cœur et arrive au pied. Actuellement, il n'y a pas un bon moyen de recueillir une mesure fiable de la pression artérielle. Un brassard de tensiomètre peut ecchymose ou endommager la peau fragile d'un nourrisson. L'autre option consiste à insérer un cathéter dans une artère, ce qui est délicat en raison du faible diamètre des vaisseaux sanguins d'un nouveau-né prématuré. Il introduit également un risque d'infection, la coagulation et même la mort.

"Il nous manque beaucoup d'informations où il peut y avoir des variations de la pression artérielle au cours de la journée, " a déclaré Hamvas. "Ces variations de la pression artérielle peuvent avoir un impact significatif sur les résultats."

L'appareil pourrait également aider à combler les lacunes d'information qui existent lors du contact peau à peau. Si les médecins peuvent continuer à mesurer les signes vitaux des nourrissons tout en étant tenus par leurs parents, ils pourraient en apprendre davantage sur l'importance de ce contact.

Transparent et compatible avec l'imagerie, les capteurs peuvent également être portés pendant les radiographies, IRM et tomodensitométrie. "Les fils ne sont pas seulement un obstacle physique à l'interaction avec le bébé, mais perturbent également l'imagerie s'ils sont laissés en place, " a déclaré Paller. " La technologie a été développée pour que vous puissiez faire de l'imagerie avec les capteurs en place et continuer à surveiller le bébé. "

Sauver une peau "incroyablement fragile"

Le brassard de tensiomètre n'est pas le seul élément potentiellement dommageable de la technologie actuelle. De nombreux bébés prématurés souffrent de lésions cutanées dues au ruban adhésif qui colle les fils au corps. Le ruban peut provoquer une irritation de la peau, ampoules et, finalement, infections. Dans certains cas, ces dommages peuvent entraîner des cicatrices à vie.

"La peau des bébés prématurés n'est pas complètement développée, donc c'est incroyablement fragile, " dit Paller. " En fait, l'épaisseur de la peau chez les prématurés est réduite d'environ 40 pour cent. Plus tu deviens prématuré, plus la peau devient fragile. Cela signifie que nous devons être très prudents."

L'équipe de Northwestern a étudié jusqu'à présent 70 bébés dans l'USIN et n'a trouvé aucun signe de lésions cutanées causées par les capteurs sans fil. Le secret de protection de la peau du capteur réside dans sa nature légère, géométrie fine et mécanique douce. L'appareil fin comme du papier est fabriqué à partir de matériaux biocompatibles, silicone souple et élastique qui intègre une collection de minuscules composants électroniques connectés à des fils ressemblant à des ressorts qui se déplacent et fléchissent avec le corps.

Rogers a travaillé avec Yonggang Huang, un collaborateur de longue date et expert en électronique extensible et en mécanique théorique, pour proposer une conception optimale. Huang est professeur Walter P. Murphy de génie civil et environnemental et de génie mécanique et professeur de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School de Northwestern.

« Si vous regardez en arrière dans les années 1960, l'approche de base de la surveillance des nourrissons est essentiellement la même qu'aujourd'hui, " dit Rogers. " Ce sont des capteurs scotchés, fils aux boîtiers externes de l'électronique. C'est tout ce qui a jamais été fait.

"La force de l'adhésif nécessaire pour maintenir notre appareil léger sur la peau est bien inférieure à celle des types d'adhésifs nécessaires pour maintenir une interface entre un capteur câblé et un boîtier externe, " Rogers a continué. " Nous n'avons vu aucun effet secondaire indésirable dans notre étude, même pas un soupçon de lésion cutanée, même chez les bébés les plus frêles."

Le capteur sans fil communique via un émetteur placé sous le matelas du berceau. En utilisant des fréquences radio de la même force que celles des tags RFID, l'antenne transmet les données aux écrans du poste des infirmières. Bien qu'il puisse être stérilisé et réutilisé, le capteur est suffisamment bon marché (environ 10 $) pour qu'il puisse simplement être jeté après 24 heures et remplacé par un nouveau pour éliminer tout risque d'infection.

Quand les capteurs sans fil apparaîtront-ils dans les hôpitaux américains ?

Rogers estime que ses capteurs sans fil apparaîtront dans les hôpitaux américains d'ici deux à trois ans. Avec le soutien de deux grandes organisations à but non lucratif, L'équipe de Rogers prévoit d'envoyer des capteurs à des dizaines de milliers de familles dans les pays en développement au cours de la prochaine année dans le cadre d'un effort international.

« Nous sommes fiers du fait que cette technologie ne se limite pas aux unités de soins intensifs néonatals avancées des pays développés, " Xu a dit. " La technologie peut être adaptée avec une modification minimale pour les paramètres à faibles ressources. "