In realtime vitale orgaanfuncties monitoren dankzij draagbare ultrasone apparaten

Pulsify Medical, een spin-off van imec en KU Leuven, ontwikkelt (draagbare) ultrasone apparaten die niet-invasieve en realtime monitoring van vitale orgaanfuncties mogelijk maken. Dankzij de meegeleverde software kan het apparaat automatisch en continu inwendige beelden maken van het lichaam. De oplossing onderscheidt zich van bestaande ultrasone technieken omdat het een goedkope flexibele pleister is die door zijn grote oppervlakte geautomatiseerd fysiologische parameters zal kunnen ophalen zonder tussenkomst van getraind medisch personeel. Hierdoor zal de Pulsify-patch de doorbraak inluiden voor ultrasone apparaten in de uitbreiding van een louter diagnostisch naar tevens een monitoring instrument.

In het domein van echografie is nog veel ruimte voor innovatie. De meeste mensen zijn bekend met de traditionele ultrasone apparaten die in het ziekenhuis worden gebruikt: bijvoorbeeld om foto's te maken van ongeboren baby’s tijdens de zwangerschap. Ziekenhuizen passen echografie echter nog op veel andere momenten toe. Denk aan het onderzoek van vitale organen. Momenteel is echografie voornamelijk een diagnostisch hulpmiddel. Dit betekent dat de specialist al een goed idee heeft van wat er in het lichaam moet worden afgebeeld en vanuit die kennis een beeld van een orgaan maakt of de status van een foetus controleert tijdens het bezoek aan een ziekenhuis. Het vereist expertise om de sonde op de juiste locatie te kunnen plaatsen en de gewenste delen van het lichaam in beeld te brengen. In de praktijk is daarom een ervaren en getrainde professional nodig om een echografie-apparaat te bedienen.

Conventionele ultrasone apparaten maken gebruik van piëzo-elektrische kristallen om de ultrasone golven te genereren en capteren de gereflecteerde signalen vanuit het lichaam. Piëzo-elektrische kristallen zijn relatief groot en moeilijk te integreren op een chip, wat de miniaturisatie van deze machines beperkt. Recente doorbraken laten echter toe om de elektronica van de ontvanger verder te integreren.

Dankzij dergelijke compacte systemen zal echografie kunnen worden ingezet als een point-of-care (POC) oplossing.

Bijvoorbeeld in de ambulance, op de plaats van een ongeval of op de eerste hulp. En wordt ook het gebruik ervan breder toegankelijk voor huisartsen. Op dat moment zal POC-echografie (point of care ultrasound - POCUS) artsen een aanvulling geven op de traditionele stethoscoop en hartritmesensor. Om het hart niet alleen te onderzoeken op basis van de geluiden die het produceert en de elektrische velden die het opwekt (elektrocardiogram), maar ook op basis van het daadwerkelijk zien slaan (analyseren van de mechanica).

De belangrijkste doorbraak voor de ontwikkeling van deze geminiaturiseerde apparaten, is het gebruik van een geïntegreerde micro-technologische rij van ultrasone transducers die kan worden samengevoegd met de andere elektronica. Hoewel draagbaar en relatief goedkoop, vereisen dergelijke POCUS-systemen nog steeds een opgeleide gezondheidsdeskundige om de juiste gegevens op te halen en resultaten te interpreteren. Waardoor de metingen nog steeds niet over langere periodes en universeel kunnen worden uitgevoerd.

Daarom ontstond het idee om een slimme flexibele pleister te ontwikkelen die op het lichaam kan worden bevestigd en die groot genoeg is om een heel orgaan te bedekken.

Dankzij slimme algoritmes zal de patch de fysiologische parameters in het lichaam over een langere periode kunnen opvolgen. 

Bijvoorbeeld op de afdeling intensieve zorgen bestaat een reële behoefte voor dergelijke systemen omdat het optreden van acute orgaancrisissen het leven van patiënten in gevaar kan brengen. De medische patch kan deze risico's verminderen door vitale orgaanfuncties op een niet-invasieve manier te volgen.

Voor hun ontwikkelingen bouwt Pulsify Medical voort op verkregen licenties uit de gepatenteerde technologieportfolio van de twee organisaties waaruit het als spin-off werd opgericht: imec en K.U. Leuven. De technologie van imec is gericht op het ontwerp en de fabricatie van een innovatieve matrix van ultrasone transducers, waarbij gebruik gemaakt wordt van flexibele materialen, geïntegreerd met een deel van de besturingselektronica. Imec en Pulsify Medical zullen dit apparaat samen optimaliseren voor de specifieke vereisten voor de beoogde toepassingen. De licentie vanuit K.U. Leuven omvat  belangrijke IP en knowhow op het gebied van besturing van ultrasone transducers, beeldreconstructie en extractie van fysiologische parameters. Deze software vormt de kern van de geautomatiseerde monitoring. K.U. Leuven en Pulsify Medical trekken samen op om deze algoritmen verder te ontwikkelen en te optimaliseren.