Опиоидная зависимость и передозировка остаются серьезной проблемой для здоровья в Соединенных Штатах. Налоксон (программа) поможет отменить передозировку опиоидов, но требует своевременного вмешательства.
Для достижения этой цели Nandakumar. переделанный смартфон, чтобы обнаружить изменения в дыхании, которые предшествуют передозировки опиоидов.
С помощью сонара смартфон обнаружил угнетение дыхания и апноэ (временное дыхание) у людей после самостоятельного введения наркотиков в контролируемой инъекционной установке.
Изменения дыхания во время общей анестезии, которая имитирует передозировку, вызванную опиоидами, также были обнаружены в клинических условиях.
Это проверенное на практике устройство обнаружения передозировки обнадеживает; необходима дальнейшая оптимизация, включая интеграцию системы оповещения для уведомления местных служб скорой медицинской помощи об обнаруженных передозировках.
Раннее выявление и быстрое вмешательство могут предотвратить смерть от передозировки опиоидов. В высоких дозах опиоиды (особенно фентанил) могут вызывать быстрое прекращение дыхания (апноэ), гипоксическую / гиперкарбическую дыхательную недостаточность и смерть, физиологическую последовательность, при которой люди обычно поддаются непреднамеренной передозировке опиоидов.
Разработчики представляют алгоритмы, которые работают на смартфонах и ненавязчиво обнаруживают события передозировки опиоидов и их предшественников. Наша проверенная на практике бесконтактная система превращает телефон в активный гидролокатор ближнего действия с использованием частотных сдвигов для выявления угнетения дыхания, апноэ и грубых двигательных движений, связанных с острой опиоидной токсичностью.
Разработчики разрабатывают алгоритмы и проводят тестирование в двух средах: утвержденная контролируемая инъекционная установка, где люди самостоятельно вводят запрещенные опиоиды, и операционная, где ученые моделируют быстрые, вызванные опиоидом передозировки, используя обычную индукцию общей анестезии.
В СИФ наша система идентифицировала пост инъекцию, вызванное опиоидами центральное апноэ с чувствительностью 96% и специфичностью 98%, а также выявило угнетение дыхания с чувствительностью 87% и специфичностью 89%. Эти два ключевых события обычно предшествуют смертельной передозировке опиоидов.
В OR алгоритм идентифицировал 19 из 20 смоделированных событий передозировки. Принимая во внимание надежную обратимость острой опиоидной токсичности, обнаружение передозировки с помощью смартфона в сочетании с возможностью оповещения о друзьях, оборудованных налоксоном, а также службами скорой медицинской помощи (СЭМ) может стать потенциальным вмешательством для снижения вреда.
Смертельная передозировка опиоидами остается эпидемией общественного здравоохранения в США.
Каждый день 115 американцев умирают от передозировки опиоидов, а также данные из Центров США по контролю и профилактике заболеваний указывают на то, что эпидемия ухудшается.
В отличие от многих неотложных состояний, угрожающих жизни, опиоидная токсичность легко устраняется при быстром выявлении и применении передозировки антидота налоксона или поддерживающей респираторной терапии.
Таким образом, основная проблема смертельных случаев передозировки опиоидов заключается в том, что жертвы умирают в одиночку или среди нетренированных или ослабленных свидетелей при недостаточной своевременной диагностике и лечении.
Чтобы помочь связать потенциальных жертв передозировки с широко доступными мероприятиями по спасению жизни, ученые разработали алгоритмы для обычных смартфонов, которые ненавязчиво распознают передозировку опиоидов по ее физиологическим предшественникам.
Система программного обеспечения, которая работает в качестве приложения для смартфонов, преобразует телефон в систему активного сонара ближнего действия, используя сдвиги частоты для определения угнетения дыхания, апноэ и грубых двигательных движений, связанных с острой опиоидной токсичностью.
Концепция и алгоритмы
Система использует частотно-модулированный непрерывный сигнал (FMCW) и преобразует встроенный динамик и микрофон смартфона в активную систему гидролокатора ближнего действия, которая позволяет проводить портативные измерения движения и дыхания грудной клетки с использованием неслышимых акустических сигналов.
Телефон непрерывно передает нестандартную FMCW, где частота передачи линейно возрастает со временем от 18 до 22 кГц в течение 10 мс. Эти пользовательские акустические сигналы отражаются от поверхности (в данном случае движущейся грудной клетки во время дыхания), и эхо-сигнал возвращается к микрофонам смартфона через задержку времени t, соответствующую расстоянию отражателя от смартфона.
Время задержки в отраженных сигналах. Следовательно, мы можем измерить изменяющиеся расстояния из-за дыхательного движения, наблюдая сдвиг частоты, вызванный эхом во времени. Периодичность изменений порождает синусоидальные волны, пики которых соответствуют полному циклу дыхания.
Затем алгоритм обнаружения пика идентифицирует максимальную амплитуду волны, которая позволяет определить частоту дыхания субъекта и наличие апноэ.
Система, основанная на смартфоне, выявляла случаи постинъекционных центральных апноэ (прекращение дыхания в течение 10 с или дольше) с чувствительностью 95,9% [доверительный интервал 95% (ДИ), 86,0–99,5%] и специфичность 97,7% (ДИ 95%, 88,2–99,9). %). Система имела чувствительность 87,2% (ДИ 95%, 74,2–95,1%) для выявления угнетения дыхания после инъекции (частота дыхания ≤ 7 вдохов в минуту) и специфичность 89,3%
Симуляция обнаружения передозировки
Основным ограничением среды SIF является ограниченное количество случаев передозировки, требующих клинической реанимации. Для решения этой проблемы мы развернули нашу систему в операционной. Эта контролируемая среда позволила нам безопасно смоделировать наихудший сценарий острой опиоидной токсичности: немедленная потеря сознания в сочетании с угнетением дыхания, которое было бы смертельным или критически болезненным без вмешательства. Такие условия безопасно воспроизводятся во время обычной индукции общей анестезии, когда пациенты получают фентанил и другие анестезирующие препараты.
Таким образом, мы разработали систему проверки концепции, которая может быть реализована на обычных смартфонах и может идентифицировать симулированные и реальные случаи передозировки опиоидов и их предшественников.
В качестве меры по снижению вреда такая система может в реальном времени связывать людей, переживающих потенциально смертельные случаи передозировки, с известными мероприятиями по спасению жизни (друзья, носящие налоксон, семья, персонал приюта или СУП). Поскольку число смертей, связанных с передозировкой опиоидов, продолжает расти, необходимы новые стратегии, чтобы помочь снизить риск смерти и инвалидности от этой эпидемии общественного здравоохранения.
Одним из ключевых инструментов, позволяющих обратить вспять эти события, является налоксон, который становится все более доступным для лиц, принимающих первые меры реагирования (включая полицию), и для людей в рамках программ приема налоксона на дом, и в настоящее время одобрен правительством США.
