Migliorare il monitoraggio cardiaco / Delivering improved heart monitoring
Migliorare il monitoraggio cardiaco / Delivering improved heart monitoring
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Come possono i progettisti di prodotto creare una soluzione accurata, discreta e non invasiva per il monitoraggio cardiaco per periodi prolungati?
Questo problema è stato al centro della soluzione per PA Consulting quando il Chief Design Officer Cormac Ó Conaire ha sperimentato personalmente l'impraticabilità di un monitor Holter. L'idea di Viscero, una soluzione non intrusiva e non invasiva progettata per essere indossata autonomamente dagli utenti per il monitoraggio quotidiano, è nata quando il gruppo ha individuato una lacuna nel mercato per un dispositivo indossabile più comodo e discreto.
I problemi di salute cardiaca sono in aumento.
Secondo la British Heart Foundation, a giugno 2023, circa 200 milioni di persone in tutto il mondo convivevano con malattie cardiache. Le patologie legate alle malattie cardiache possono causare aritmie, ovvero battiti cardiaci anomali che possono variare da innocui a potenzialmente letali, con la fibrillazione atriale (FA) come tipo più comune.
La fibrillazione atriale comporta contrazioni irregolari delle camere superiori del cuore, che possono portare a gravi complicazioni come coaguli di sangue, ictus ed insufficienza cardiaca.
I Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie stimano che entro il 2030, circa 12,1 milioni di persone negli Stati Uniti soffriranno di fibrillazione atriale ogni anno. Questa proiezione evidenzia l'imminente necessità di un maggior numero di elettrocardiogrammi (ECG) per monitorare efficacemente le patologie cardiache nei prossimi anni.
Sebbene l'ECG sia un test semplice ma fondamentale per controllare il ritmo cardiaco e l'attività elettrica, gli strumenti attualmente utilizzati dai medici presentano problematiche costanti in tutti i campi.
L'esempio migliore è il monitor Holter, ampiamente utilizzato. Tuttavia, come dispositivo, il suo ingombro e la sua scomodità fungono da promemoria involontario per gli utenti riguardo al loro stato di salute, un'esperienza che molti preferiscono evitare. I monitor Holter limitano i movimenti naturali, rendendo le attività quotidiane scomode, mentre la raccolta dati è spesso non rappresentativa e quindi inutile.
Altre soluzioni alternative a lungo termine, come i registratori di eventi cardiaci impiantabili (ILR), possono essere invasive e richiedere l'anestesia durante l'inserimento, il che di per sé introduce una serie di potenziali complicazioni.
Un connubio tra praticità e comfort.
Il prototipo di Viscero ha preso forma nel laboratorio di dispositivi indossabili della Pennsylvania, con un chiaro obiettivo estetico iniziale: un gilet leggero e facile da indossare sotto gli abiti. Gli aspetti tecnici, tuttavia, hanno richiesto un rigoroso processo di prototipazione per garantire che la praticità del dispositivo non prevalesse sul suo scopo.
Viscero registra i segnali della frequenza cardiaca tramite elettrodi stampati, posizionati strategicamente sotto il tessuto intorno al braccio ed alla vita. L'uso innovativo di inchiostro elettronico crea un motivo lungo punti di compressione personalizzati. Questi punti, integrati con precisione tramite laminazione, sono posizionati lontano dal torace per garantire una compressione costante.
Questo progetto si discosta dall'uso tradizionale degli "elettrodi umidi", che si basano su un gel applicato sulla pelle che spesso scivola via durante il periodo di monitoraggio. L'inchiostro elettronico di Viscero garantisce che il monitoraggio segua i punti di compressione necessari utilizzando "elettrodi asciutti".
Collaborazione intersettoriale
PA Consulting ha collaborato con i medici durante l'intero processo di progettazione per determinare il modo migliore per raccogliere e filtrare i dati. Il sistema di circuito ECG, combinato con un piccolo dispositivo a capsula – denominato "cervello" – incorpora un accelerometro ed un giroscopio per fornire un quadro più completo dei segnali cardiaci registrati, evidenziando anche le variazioni causate da attività come l'esercizio fisico.
Delle dimensioni di una scatola di fiammiferi, il "cervello" si infila comodamente nella tasca di una camicia, progettata per essere facilmente rimossa per la ricarica, mentre la camicia stessa è lavabile in lavatrice.
Il sistema a circuito si collega al pannellodi controllo del professionista sanitario, utilizzando l'intelligenza artificiale per segmentare le registrazioni in fasi pre-aritmiche e post-aritmiche. I principali cardiologi hanno elogiato la qualità del segnale delle forme d'onda ECG di Viscero definendola "dati di qualità diagnostica". I dati possono essere analizzati dai cardiologi, e lo strato di intelligenza artificiale facilita l'identificazione di modelli irregolari, risparmiando ore di scorrimento delle registrazioni ECG.
L'app per il paziente è progettata per un'interazione semplice ed una connessione diretta con il proprio consulente sanitario, offrendo all'utente tranquillità.
Il concetto alla base di Viscero sottolinea l'importanza dell'innovazione nel settore della tecnologia sanitaria e il futuro dei dispositivi indossabili. I nostri abiti hanno il potenziale per diventare pezzi di tecnologia intelligente in grado di migliorare drasticamente la vita delle persone. Progettisti ed imprenditori hanno la responsabilità di concepire applicazioni tecnologiche mirate per le persone, andando oltre la semplice integrazione di nuove tecnologie nei nostri indumenti quotidiani.
La creazione della prossima generazione di dispositivi indossabili richiede competenze trasversali in ambito tessile, nella produzione di componenti rigidi, nell'elettronica, nell'UX, nell'UI e nella progettazione di sistemi. Ancora più importante, chi indossa ed utilizza il dispositivo deve sentirsi a proprio agio e percepirlo come parte integrante del proprio abbigliamento quotidiano: un elemento chiave al centro del processo di progettazione di Viscero.
Il futuro del monitoraggio sanitario
Con la crescente attenzione verso le app per la salute ed il beneaaere disponibili su smartwatch e dispositivi indossabili, il "benessere digitale" sta assumendo un ruolo sempre più importante nelle nostre vite. L'aumento della domanda di benessere digitale, evidenziato in un rapporto pubblicato all'inizio di quest'anno sui dispositivi indossabili connessi in ambito sanitario, è trainato da una migliore attività di ricerca e sviluppo e da funzionalità avanzate per il monitoraggio remoto. Questa impennata della domanda non solo indica un mercato in espansione per la tecnologia indossabile per la salute, ma rappresenta anche una risposta a livello di settore ad un'esigenza in crescita.
È evidente che l'assistenza sanitaria si sta spostando da una risposta reattiva verso interventi più proattivi.
Anche le modalità di raccolta dei dati stanno cambiando. Dalla frammentazione dei dati, in cui la salute viene misurata in un arco di tempo limitato utilizzando apparecchiature ospedaliere, al monitoraggio continuo tramite piccoli dispositivi portatili nel comfort delle case, la crescente domanda di dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute rappresenta un progresso reciprocamente vantaggioso sia per i pazienti che per gli operatori sanitari.
La natura continua ed in tempo reale dei dati forniti dai dispositivi indossabili, come Viscero, rivoluziona l'assistenza sanitaria consentendo la diagnosi precoce, interventi personalizzati ed un approccio più partecipativo alla gestione della salute individuale.
Ma, soprattutto, i dispositivi indossabili per la salute come Viscero consentono ai pazienti di riappropriarsi del controllo sulla propria salute, un principio fondamentale che i progettisti del settore dovrebbero tenere al centro della creazione dei futuri dispositivi indossabili.
ENGLISH
Despite predictions for the ECG monitor market to grow, the current products available typically provide limited recording and intermittent monitoring resulting in inaccurate data captured, while also not adequately addressing wearer comfort.
How can product designers create an accurate, discrete and non-invasive solution for monitoring the heart over extended periods?
This problem was at the core of the solution for PA Consulting when Chief Design Officer Cormac Ó Conaire personally experienced the impracticality of a Holter monitor. The idea for Viscero - a non-intrusive, non-invasive solution designed for users to wear independently for everyday monitoring - was created when the team recognised a gap in the market for a more comfortable yet discreet wearable device.
Heart health issues are on the rise
According to the British Heart Foundation, as of June 2023, there are approximately 200 million people globally living with heart disease. Conditions linked to heart disease can cause arrhythmia, an abnormal heartbeat ranging from harmless to life-threatening, with atrial fibrillation (AFib) being the most common type.
AFib involves irregular contractions in the upper heart chambers, potentially leading to severe complications like blood clots, stroke, and heart failure.
The Centers for Disease Control and Prevention estimate that by 2030, approximately 12.1 million people in the United States will experience AFib annually. This projection highlights a looming need for increased electrocardiograms (ECGs) to effectively monitor heart conditions in the coming years.
While an ECG is a simple yet crucial test for checking heart rhythm and electrical activity, current tools used by doctors present consistent challenges across the board.
The best example of this is the widely used Holter Monitor. However, as a piece of equipment, its bulky inconvenience acts as an inadvertent reminder to users of their health, something many don’t want to experience. Holter Monitors restrict natural movement, making everyday activities awkward, while its data collection is often unrepresentative and thus unhelpful.
Other alternative long-term solutions like Implantable Loop Recorders (ILRs) can be intrusive, requiring anaesthesia during insertion which in itself introduces a host of potential complications.
Marrying practicality with comfort
The Viscero prototype took shape in the PA wearables lab, with a clear initial aesthetic goal – a lightweight vest easily worn under clothing. The technicalities, however, demanded a rigorous prototyping process to ensure the practicality of the device didn’t outweigh its purpose.
Viscero records heart rate signals through printed electrodes strategically placed beneath the fabric around the arm and waist. The innovative use of electronic ink creates a pattern along tailored compression points. These points - integrated with precision through lamination - are positioned away from the chest to ensure consistent compression points are maintained.
This design diverges from the traditional use of "wet electrodes," which rely on a gel applied to the skin which often slips off over the monitoring period. The electronic ink in Viscero ensures monitoring follows necessary compression points using "dry electrodes."
Cross-sector collaboration
PA Consulting collaborated with clinicians throughout the design process to determine the best way to collect and filter data. The ECG circuit system combined with a small pod device - referred to as the “brain” - incorporates an accelerometer and gyroscope to provide a fuller picture of recorded heart signals, including highlighting changes caused by activities like exercise.
Being the size of a matchbox, the “brain” comfortably sits in a shirt pocket designed to be easily removed for recharging, while the shirt itself is machine washable.
The circuit system links to the healthcare professional's dashboard, utilising AI to segment recordings into pre-arrhythmia and post-arrhythmia, with leading cardiologists commending the signal quality of Viscero's ECG waveforms as "diagnostic quality data". The data can be triaged for cardiologists to review, with the AI layer facilitating the identification of irregular patterns, saving hours of scrolling through ECG recordings.
The patient's app is designed for effortless interaction and direct connection with their healthcare consultant, giving the user peace of mind.
The concept of Viscero underscores the importance of innovation in health tech and the future of wearables. Our clothing has the potential to become pieces of smart technology that can dramatically improve lives. Designers and entrepreneurs shoulder the responsibility of conceiving purposeful applications of technology for people, transcending the mere embedding of novel technology into our daily wear.
Creating the next generation of wearable devices necessitates cross-disciplinary skills in soft textiles, hard goods, electronic components, UX, UI, and system design. Most importantly, the person wearing and using the device needs to be comfortable and feel as though it's part of their everyday wear, a key component at the heart of the design process for Viscero.
The future of health monitoring
With the increased focus on health and fitness apps available on smartwatches and wearable devices, 'digital wellness' is playing an increasingly significant role in our lives. The rise in demand for digital wellness - highlighted in a report earlier this year on Connected Wearable Devices in Healthcare - is driven by better R&D and enhanced functionality for remote monitoring. This surge in demand doesn't just point to a burgeoning market for wearable health tech but also signifies an industry-wide response to a growing need.
It is clear that healthcare is shifting from a reactive response towards more proactive interventions.
How data is garnered is equally shifting. From data fragmentation where health is measured in a narrow timeframe using hospital equipment to continuous monitoring by small, portable devices in the comfort of people’s homes; the demand for wearables in health monitoring is a mutually beneficial advancement for both patients and healthcare professionals.
The continuous, real-time nature of the data provided by wearables, like Viscero, revolutionises healthcare by enabling early detection, personalised interventions, and a more engaged approach to individual health management.
But, most importantly, health tech wearables like Viscero enable patients to reclaim autonomy over their health, a core principle that designers in the field should ensure is central when creating future wearable devices
Da:
https://www.newelectronics.co.uk/content/features/delivering-improved-heart-monitoring?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic
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