Hãy có ánh sáng

Nghiên cứu UNM đo hiệu quả của liệu pháp ánh sáng để định hình lại nhịp điệu tuần hoàn

Các nhà nghiên cứu Đại học New Mexico và các đồng nghiệp của họ từ Trung tâm Hệ thống & Ứng dụng Hỗ trợ Chiếu sáng (LESA) có trụ sở tại Học viện Bách khoa Rensselaer đã chứng minh một công nghệ mới để đánh giá hiệu quả của liệu pháp ánh sáng để đồng bộ hóa nhịp sinh học của con người như một phương pháp điều trị tiềm năng cho chứng mất ngủ, rối loạn tâm trạng và các vấn đề sức khỏe khác.

Trong một báo cáo được công bố trực tuyến trên Tạp chí IEEE về Kỹ thuật Dịch thuật trong Sức khỏe và Y học (và sẽ dẫn đầu số tháng XNUMX của tạp chí), nhóm đã báo cáo về một nghiên cứu thí điểm được thực hiện trên ba người sử dụng Giường thử nghiệm lâm sàng chiếu sáng thông minh tại Bệnh viện UNM. Các hệ thống chiếu sáng, cảm biến và điều khiển được sử dụng dựa trên hệ thống được lắp đặt lần đầu tiên trong Phòng thử nghiệm Phòng hội nghị thông minh tại Trung tâm LESA ở New York.

Bằng cách cố ý thay đổi các bước sóng ánh sáng cụ thể phát ra từ các thiết bị chiếu sáng LED đặc biệt, các nhà nghiên cứu có thể cải thiện thời gian bắt đầu ngủ của những người tham gia trong suốt bốn ngày đêm ở trong phòng bệnh, phòng cũng được trang bị các cảm biến tinh vi phát hiện người ở. sự di chuyển.

Meeko Oishi, tiến sĩ, phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính của UNM cho biết: “Việc xác nhận các khả năng thử nghiệm là đỉnh cao của nỗ lực phát triển phần mềm và phần cứng trong thời gian dài.

"Việc chứng minh những khả năng này trong một môi trường lâm sàng thực tế trong suốt bốn đêm là rất quan trọng và đặt nền tảng cho công nghệ cá nhân hóa phức tạp trong tương lai."

Oishi đã hợp tác với Lee K. Brown, MD, giáo sư tại Phòng Phổi, Chăm sóc Quan trọng và Y học Giấc ngủ của UNM, và giám đốc Trung tâm Rối loạn Giấc ngủ UNM, để tạo ra Testbed tại UNMH.

Để thử nghiệm công nghệ này, Brown và Oishi đã hợp tác với các đồng nghiệp nghiên cứu từ LESA, một Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Tốt nghiệp của Quỹ Khoa học Quốc gia có trụ sở tại Rensselaer ở Troy, NY Các thành viên khác của LESA bao gồm Đại học Boston và Đại học Thomas Jefferson ở Philadelphia, cũng như các đối tác công nghiệp tư nhân.

Các nhà khoa học biết rằng một số bước sóng nhất định của ánh sáng xanh có thể làm thay đổi nhịp sinh học của con người - "đồng hồ cơ thể" 24 giờ thúc đẩy chu kỳ ngủ / thức, sự trao đổi chất và nhiều quá trình sinh lý khác của chúng ta. Trong nghiên cứu thử nghiệm này, các bệnh nhân được tiếp xúc với các bước sóng và cường độ ánh sáng cụ thể để giúp loại bỏ giai đoạn ngủ-thức muộn (cú đêm) hoặc giai đoạn ngủ-thức nâng cao (thường là vấn đề đối với người cao tuổi hoặc những người bị sa sút trí tuệ).

Ánh sáng được kiểm soát thích hợp cũng có thể giảm bớt chứng trầm cảm, cũng như cải thiện năng suất, chức năng nhận thức và sự tỉnh táo. Chính xác về thời gian và cường độ tiếp xúc với ánh sáng là chìa khóa quan trọng, nhưng cho đến nay có rất ít cơ sở nghiên cứu lâm sàng có thể nghiên cứu tác động của các chế độ chiếu sáng kéo dài hàng ngày đến hàng tuần.

Những tiến bộ trong công nghệ LED đã cho phép thiết kế hệ thống chiếu sáng kiểm soát chính xác dải màu được sử dụng để tạo ra ánh sáng trắng. Giường kiểm tra lâm sàng chiếu sáng thông minh sử dụng công nghệ ánh sáng và cảm biến của LESA, cung cấp cấu hình chiếu sáng tùy chỉnh và theo dõi liên tục các chuyển động của bệnh nhân (trong khi vẫn giữ được sự riêng tư tuyệt đối) trong phòng bệnh nội trú.

Bởi vì Testbed được đặt tại Bệnh viện UNM, điều dưỡng và dinh dưỡng luôn sẵn có, giúp bạn có thể thực hiện các nghiên cứu suốt ngày đêm. Testbed sử dụng ánh sáng có thể điều chỉnh màu từ Telelumen thành viên trong ngành của LESA, trông giống như các đồ đạc tiêu chuẩn trên trần phòng bệnh viện. Các cảm biến trong phòng có thể theo dõi chuyển động và cường độ ánh sáng phản chiếu mà không cần sử dụng máy ảnh, do đó không có hình ảnh video nào được ghi lại.

Trong nghiên cứu thử nghiệm, các chuyên gia về nhịp sinh học của Đại học Thomas Jefferson đã thiết kế các chương trình chiếu sáng chuyên biệt được tính toán để thay đổi giai đoạn sinh học của các đối tượng thử nghiệm trong khoảng thời gian bốn ngày. Các nhà nghiên cứu đã thu thập nước bọt của những người tham gia để đo nồng độ melatonin, một dấu hiệu cho giai đoạn sinh học của một người.

Các đối tượng thử nghiệm cũng đeo máy đo hoạt động, thiết bị giống đồng hồ đeo tay ghi lại chuyển động cơ thể của họ và có thể được phân tích như một cách để ước tính giai đoạn sinh học. Ví dụ, một cảm biến hoạt tính có thể xác định rằng đối tượng có thể đã ngủ gật trong ngày và hệ thống sẽ điều chỉnh cường độ và quang phổ ánh sáng để thúc đẩy sự tỉnh táo.

Các nhà nghiên cứu của LESA đang khám phá việc sử dụng các thiết bị sinh trắc học có thể đeo được để nghiên cứu mối quan hệ giữa ánh sáng và nhịp sinh học của bệnh nhân. Cùng với các cảm biến Testbed khác, những công cụ này có thể dẫn đến điều trị ánh sáng được cá nhân hóa cho các chứng rối loạn khác nhau mà không cần nhập viện.

"Chúng tôi hy vọng rằng kết quả từ các nghiên cứu sử dụng Tấm thử nghiệm lâm sàng chiếu sáng thông minh của UNM sẽ thúc đẩy việc thành lập các cơ sở nghiên cứu bổ sung như vậy, dẫn đến 'khối lượng dữ liệu quan trọng' cung cấp bằng chứng kết luận rằng ánh sáng quang phổ điều chỉnh được và lấy con người làm trung tâm sẽ trở thành một phần tiêu chuẩn của chiếu sáng thiết kế, "Brown nói.

"Trong khi đó, chúng tôi đang đạt được những bước tiến lớn trong việc tăng tốc tích lũy kiến ​​thức và bí quyết để biến những điều phổ biến thành hiện thực."