1. No category

Wearable sensors in smart
textiles
Kristina Malmgren
Professor in Neurology
Institute of Neuroscience and Physiology
Sahlgrenska Academy
Gothenburg University
wearITmed
Stiftelsen för Strategisk Forskning
Upplägg
 Vilka neuromedicinska problemområden
vi fokuserar på
 Vad vi önskar kunna mäta och varför
 Hur ska vi komma dit och med vilka
metoder
wearITmed - Målsättning
 Mäta kliniskt relevanta rörelsemönster
 Definiera vilka övriga fysiologiska variabler
som är viktiga att mäta vid de olika
neurologiska sjukdomarna
 Utveckla mätsystem som möjliggör
kontinuerliga mätningar också utanför sjukhus
 Därigenom förbättra diagnostik, uppföljningen
av sjukdomsförloppet och göra det möjligt att
skräddarsy behandling
Tre neurologiska diagnoser i
fokus
 Epilepsi – 60 000 personer i Sverige har
epilepsi.
 Parkinsons sjukdom – 20 000 personer i
Sverige har Parkinsons sjukdom.
 Stroke – 18 000 drabbas årligen av stroke
Epilepsi – attackvisa och varierade
symtom

De flesta epileptiska anfall
varar <2 minuter

Anfallen kan variera från
attacker med enbart
subjektivt upplevda stereotypa symtom, till frånvaroattacker och till anfall med
medvetslöshet och
generaliserade kramper

Samma individ kan ha alla
dessa symtom
Generaliserat tonisk-kloniskt anfall
Behandlingsmål vid epilepsi
 Uppnå anfallsfrihet eller en förbättrad
anfallssituation utan besvärande biverkningar
 Minska risken för annan epilepsirelaterad
sjuklighet, som plötslig död vid epilepsi. Risken
för plötslig död är särskilt stor hos dem som har
hög frekvens generaliserade krampanfall
Hur wearITmed skulle kunna
förbättra behandling av epilepsi
 Mätning av anfall i hemmiljö skulle ge en större
säkerhet då många inte vet om alla anfall
 Mätning inte enbart av rörelsemönster men
också fysiologiska variabler som hjärtfrekvens
och syrgasmättnad skulle kunna identifiera
personer med ökad risk för plötslig död vid
epilepsi
 Det skulle kunna vara första steget mot att
utveckla en åtgärd
Parkinsons sjukdom – neurodegenerativ
men fluktuerande
Läkemedelsrelaterade fluktuationer
Fluktuationer utvecklas
när sjukdomen fortskrider
Behandlingsmål Parkinsons sjukdom
•
Lindra aktuella symptom
•
Motverka de långsiktiga
effekterna av dopaminbrist i
hjärnan
•
Undvika biverkningar på kort och
lång sikt
Liknar behandlingsmålen vid t.ex. diabetes eller högt
blodtryck!
You can’t manage what you
can’t measure.
Other hours
(a.k.a.LIFE)
Adapted from Sara
Riggare
Time with
doctor
Hur wearITmed skulle kunna förbättra
behandling av Parkinsons sjukdom
•
Kontinuerlig igenkänning av under- och överbehandling
baserat på rörelsemönster.
•
Detektering av vissa ickemotoriska fluktuationer –
andning, hjärtaktivitet, blodtryck, temperatur
•
Detektion av fall-riskbeteende och fall.
•
Presentation av data så att det förbättrar
patientens kontroll av sjukdomen och
läkarens behandlingsstrategi
Stroke - vanliga rörelseproblem
Påverkar rörelseförmågan i ena
kroppshalvan
– muskelstyrka
– koordination
– tonus
– känsel
– balans
– fysisk aktivitet
Ca 70-80% av strokeinsjuknade har nedsatt rörelseförmåga
initialt
Ca 30-40% har kvarstående problem och kommer att behöva
hjälp i sina dagliga aktiviteter under längre tid
Återhämtning efter en stroke
5-10%
15-25%
Langhorn 2011; Kwakkel 2013
Hur wearITmed skulle kunna förbättra
rehabilitering efter stroke
• Kvantifiering av rörelser och rörelsekvalité för
att mer specifikt rikta in träningsinsatser som
stimulerar till motorisk återhämtning
– Symmetri, amplitud, kompensation
• Aktivitetsmonitorering över längre tid i naturlig
miljö utanför sjukhus
• Fallprevention
• Sensorbaserad feedback under och efter träning
Variabler av betydelse att mäta i
wearITmed
Prioritet 1:
- olika rörelser och deras tidssamband
- puls
Prioritet 2:
- syrgasmättnad
- hjärtfrekvensvariabilitet
- blodtryck
Variabler av betydelse att mäta i
wearITmed
Prioritet 1:
- olika rörelser och deras tidssamband
- puls
Prioritet 2:
- syrgasmättnad
- hjärtfrekvensvariabilitet
- blodtryck
ACREO SWEDISH ICT AB
KEY AREAS AND EXPERTISE
WEARITMED - ACREO
• Utveckling av elektronik och sensorsystem för
rörelsemätning, puls, blodtryck, syrgasmättnad,
mm
• Utveckling av algoritmer för detektion och
diagnostik av epilepsi, Parkinsons sjukdom och
stroke utifrån sensordata.
RÖRELSEMÄTNINGSSENSORER
SIGNALBEHANDLINGSVERKTYG
FÖR DETEKTION AV EPILEPTISKA
ANFALL
Identifikation och loggning av epileptiska anfall
RÖRELSEMÄTNING PÅ EPILEPSIPATIENTER
•Sedan våren -08 är insamling gjord på 45 st patienter.
•Sammanlagt > 250 Gb data.
•Sammanlagt > 140 dygns inspelningar
•Sammanlagt > 200 st anfall
Datorverktyg utvecklade för hantering av insamlad data
Signal
Window
DC window
Acceleration [g]
Block j=1
Block j=2
Block j=3
Block j=4
0
1
2
3
4
Time [s]
5
6
7
8
Signalbehandling utvecklade för
identifikation av anfall.
Patient 14
Falsklarm/dygn
300
250
51 st
200
150
100
1 st
50
2 st
3 st
0
0
0,5
Känslighet
1
1,5
UTVÄRDERING AV
PARKINSONMEDICINERING
Parkinson patient
Före medicinering
Efter medicinering
Friska individer
Initialt skall variablerna mätas med
hjälp av en tröja
Rörelse‐
& elektrisk pulsmätning
Centralenhet
Batteri
Elektroder
Rörelse‐ & optisk pulsmätning
wearITmed Textilhögskolan
Forskningsfokus:
- Textila sensorer känsliga för bärarens rörelser
Hur realisera sensorer helt i textil?
Hur kan de tillverkas industriellt?
Går de att tvätta?
- Plaggkonstruktion
Hur ska plagget sitta för bästa funktion hos
sensorerna?
Hur ska plagget utformas för att passa många?
Hur ska plagget utformas för att bli använt?
TRÖJA VERSION 1
Rörelse‐
& elektrisk pulsmätning
Väl integrerad elektronik och ledningsbanor
Centralenhet
Batteri
Rörelse‐ & optisk pulsmätning
Acreo
Textilhögskolan
Textila pulselektroder
Utveckling av elektroaktiva
textilfibrer för integrering i plagg
o
Piezoelektriska sensorfibrer ger god
mätnoggrannhet och möjlighet att mäta svaga
rörelser, tex. rörelser som uppkommer pga.
pulsslag i olika delar av kroppen. Ny
tillverkningsteknik ger billigare produkter.
Förbättrad teknik för ihopkoppling av
elektroaktiva textilfibrer med elektroniska
komponenter gör sensorplaggen mer robusta
och enkla att hantera för patienterna.
Varp: piezoElektriskt garn
Väft: Ledande garn
Piezo‐signal
Strain %
Starin (%)
o
Polymerbaserade elektriskt ledande fibrer och
garn ersätter metalltrådar vilket ger enklare
integrering av sensorer i klädesplagg och
bekvämare plagg. Olägenheter för patienterna
reduceras och handhavandet i hemmiljö
förenklas.
Piezo‐signal (V)
o
Tid
TRÖJA VERSION 3!
Utmärkt passform för varje individ
Rörelsemätning & elektrisk pulsmätning inkl. HR‐variabilitet
Batteri
Textila rörelsesensorer
Rörelsemätning & optisk pulsmätning inkl. syremättnad
Acreo
Textilhögskolan
Swerea
Textila ledningsbanor
Centralenhet
Sensorer för blodtryck
Textila pulselektroder
Patientinvolvering
Vi planerar fokusgrupper med
patienter för att nå användbara
lösningar som:
• Fungerar i patientens
vardag
• Ger direkt nytta i patients
vardag
• Ger konkreta bidrag till
förbättrad diagnostik och
vård
1 vs 8,765
Varför utveckla egen teknik?
Det finns mycket ny hälsoinriktad teknik för att mäta t ex
aktivitet/rörelse och puls – varför använder vi inte den?
• Stroke, epilepsi och Parkinson är
neurologiska tillstånd som kräver
samtidig registrering och integrerad
analys av flera olika signaler av hög
kvalitet
• Vi följer utvecklingen för att se
om/när befintlig teknik kan bidra
Vi kan inte göra allt själva!
• Vi planerar en serie
workshops för att delge
vårt arbete men också
för att bjuda in andra att
bidra med lösningar
• I ett senare skede
behöver vi kommersiella
partners för att nå ut med
tekniken i större skala
wearITmed
Tack för uppmärksamheten!