Elk jaar worden er bijna 15 miljoen baby’s te vroeg geboren die zorg nodig hebben op een neonatale intensive care unit (NICU). Moderne NICU’s hebben enorme vooruitgang geboekt wat betreft de toepassing van technologie. Toch valt er nog steeds veel te doen op het gebied van veiligheid, betrouwbaarheid en comfort. Rohan Joshi, promovendus aan de Technische Universiteit Eindhoven, ontwikkelde in samenwerking met Máxima MC algoritmen om beter de prioriteit vast te stellen in het grote aantal alarmmeldingen op NICU’s. Ook ontwierp hij algoritmen die de voordelen van huid-op-huid contact tussen vroeg geboren baby’s en hun ouders in kaart brengen. Tenslotte implementeerde hij een contactloze sensor die de ademhaling en bewegingen van vroeg geboren baby’s kan monitoren en het risico op ernstige infecties kan voorspellen. Op 30 augustus verdedigt Joshi zijn proefschrift.
Vroeg geboren baby’s zijn bijzondere patiënten die unieke zorg nodig hebben. Sommige baby’s worden geboren na slechts zes maanden, wegen niet meer dan 500 gram en hebben ernstig onderontwikkelde organen. Deze baby’s liggen een aantal weken of zelfs maanden op neonatale intensive care units (NICU) in couveuses in een warmtegereguleerde omgeving. In de couveuses worden de onvoldoende ontwikkelde longen van de baby’s ondersteund met ventilatoren en wordt de ademhaling, samen met andere vitale functies, constant gemonitord zodat artsen tijdig gealarmeerd kunnen worden in geval van nood.
Alarmmoeheid
Op een moderne NICU kan het alarm wel een paar honderd keer per dag afgaan. De overgrote meerderheid van deze alarmmeldingen vereist geen medisch ingrijpen, wat resulteert in een fenomeen dat bekend staat als ‘alarmmoeheid’. Alarmmoeheid kan ertoe leiden dat medisch personeel minder alert reageert op mogelijk belangrijke alarmmeldingen, waardoor de veiligheid van baby’s in gevaar komt.
Rohan Joshi ontwikkelde, onder eindverantwoording van professor Loe Feijs en professor Sabine Van Huffel (KU Leuven), verschillende strategieën waarmee het grote aantal alarmmeldingen op een NICU kan worden teruggebracht en medisch ingrijpen bij de overgebleven alarmmeldingen mogelijk blijft. In nauwe samenwerking met zijn twee co-promotoren dr. Peter Andriessen en dr. Carola van Pul van Máxima MC in Veldhoven analyseerde Joshi monitorsignalen van patiënten en hij vond, met behulp van machine learning algoritmes, manieren om de minder ernstige alarmmeldingen bij laag hartritme en laag zuurstofgehalte te elimineren, terwijl de kritieke alarmmeldingen juist eerder afgaan. Dit is zeer belangrijk voor Máxima MC, dat groot belang hecht aan family centered care en waar een rustige omgeving noodzakelijk is voor de optimale zorg voor ernstig zieke pasgeborenen. Door het totaal aantal alarmmeldingen terug te dringen en een groot aantal kritische alarmmeldingen tot zo’n 20 seconden eerder te laten afgaan, kan alarmmoeheid drastisch worden teruggebracht en kan medisch personeel tijdig reageren in kritische gevallen.
Comfortabel en contactloos monitoren
Het monitoren van vitale functies op NICU’s is niet altijd comfortabel voor baby’s. Zo moeten er bijvoorbeeld voor het monitoren van de ademhaling klevende electroden op hun gevoelige huid worden aangebracht. Ter verbetering van het comfort van baby’s ontwikkelde Joshi een alternatief, contactloos monitorsysteem dat gebruik maakt van een folie-achtige druksensor die geplaatst kan worden in het matras van de couveuse. Om die sensor te testen, zette Joshi een klinische studie op in Máxima MC, onder begeleiding van klinisch fysicus van Pul en neonatoloog Andriessen. Het onderzoek wees uit dat de sensor net zo betrouwbaar is als standaard electroden in het monitoren van de ademhaling van vroeg geboren baby’s. Ook bleek de sensor, anders dan standaard electroden, gebruikt te kunnen worden om een ernstig gebrek aan beweging te monitoren, wat een vroeg waarschuwingsteken van levensbedreigende infecties (sepsis) kan zijn, of om het type apneu te detecteren dat vaak voorkomt bij vroeggeboorte. Dit vroeg opsporen van sepsis is van essentieel belang voor een directe behandeling met antibiotica en kan het leven van een baby redden. Bovendien vergemakkelijkt het maken van een onderscheid tussen centrale en obstructieve apneu de keuze voor de juiste behandeling.
De folie-achtige druksensor (a) wordt geplaatst in het matras (b) van de couveuse (c) en is verbonden met het signaalsysteem van de monitor (e) dat gevoed wordt door een batterij (d). Het binnenkomende signaal wordt verwerkt door een computer (f) die de bewegingen van de baby (g, groen) en de ademhaling (g, blauw) aangeeft. Foto: Joshi et al., 2018.
Het belang van ouder-baby hechting
Tot op heden zijn maar weinig technologische toepassingen van grotere therapeutische waarde gebleken dan de hechting tussen baby’s en hun ouders. Onderzoekers van Maxima MC hebben eerder aangetoond dat ouder-baby hechting wordt beschouwd als een effectief middel om het risico op een ziekenhuisinfectie te verminderen en om borstvoeding en gewichtstoename te vergemakkelijken, om slechts enkele voordelen te noemen. Op moderne NICU’s wordt de ouder-baby hechting aangemoedigd door middel van de zogeheten Kangeroo Care techniek, waarbij de baby voor langere tijd met de blote huid tegen de borst van de ouder wordt gehouden. “De belangrijke therapeutische waarde van Kangeroo Care wordt weliswaar erkend”, legt Joshi uit, “maar het was nog niet mogelijk om de voordelen ervan voor baby’s precies te kwantificeren en in beeld te brengen”. Joshi is erin geslaagd een oplossing voor deze beperking te vinden door de hartslag te meten bij vroeg geboren baby’s tijdens de Kangeroo Care techniek in plaats van in de couveuse. Joshi: “Vroeg geboren baby’s hebben een hoge hartslag die wordt afgewisseld met ernstige pathologische vertragingen. Wij hebben aangetoond dat bij toepassing van Kangeroo Care de ernst van deze vertragingen afneemt met één derde. Dit gebeurt omdat er sprake is van co-regulatie van de baby’s door het lichaam van hun ouders”. Joshi noemt deze real time visualisatie van de voordelen van Kangeroo Care een ‘zeer krachtige’ motivatie voor ouders om deze techniek toe te passen en voor medici om de toepassing ervan te faciliteren.
Dit onderzoek toont aan hoe op machine learning gebaseerde datagestuurde oplossingen en algoritmes het klinische besluitproces kunnen optimaliseren en het werkproces op NICU’s kunnen verbeteren. De door Joshi ontwikkelde oplossing van contactloos monitoren biedt nieuwe mogelijkheden voor betrouwbaar monitoren die comfortabel zijn voor baby’s en die als een bron van nieuwe fysiologische informatie dienen. Tenslotte biedt dit onderzoek kwantitatief en zichtbaar bewijs van de voordelen van ouder-baby hechting.
