Monitoring Newborn and Infant Sleep Respiration and Heart Rate with a Wearable Sensor

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201906052292
Title: Monitoring Newborn and Infant Sleep Respiration and Heart Rate with a Wearable Sensor
Author: Acosta Leinonen, Johanna Natalia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201906052292
http://hdl.handle.net/10138/302598
Thesis level: master's thesis
Abstract: Vastasyntyneelle ja imeväisikäiselle nukkuminen on elintärkeä toiminto, ja se on välttämätöntä aivoverkkojen kehitykselle. Tiedetään, että huono unenlaatu aiheuttaa pitkällä tähtäimellä muun muassa kasvun hidastumista ja käyttäytymisongelmia. Imeväisikäisillä melko yleisesti esiintyvät unihäiriöt, kuten yöheräily ja nukahtamisvaikeudet aiheuttavat merkittävää rasitusta ja huolta vanhemmille. Objektiivisen mittausmenetelmän puutteen vuoksi ei ole kuitenkaan voitu selvittää imeväisikäisen unen kehittymistä kotiolosuhteissa. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin puettaviin pöksyihin kiinnitetyn liikeanturin ja EKG-kangaselektrodien soveltuvuutta vastasyntyneiden ja imeväisikäisten vauvojen unenaikaisen hengityksen ja sykkeen tarkkailuun. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa päiväaikaisten uni-EEG-tutkimuksien yhteydessä verrattiin liikeanturin mittauskanavien rekisteröimiä mittauskäyriä pietsoanturilla varustettuun hengitysvyöhön. Saatujen tutkimustuloksien perusteella liikeanturin gyroskooppi osoittautui tarkimmaksi hengitystaajuutta mittaavaksi parametriksi, kun taas anturin välittämä EKG-signaali oli tulkintakelpoisin osin luotettavaa. Tutkimuksen toisessa vaiheessa vauvaperheille annettiin unipöksyt ja älypuhelimet kotiin arvioidaksemme yön yli kestävää kotikäyttöä. Tutkimustulokset viittaavat siihen, että eri unitilojen tunnistaminen hengityksen vaihtelusta olisi todennäköisesti mahdollista gyroskooppisignaalista. Vanhemmilta saadun palautteen perusteella unipöksyjä pidettiin käytännöllisinä ja helppokäyttöisinä. Tulevissa tutkimuksissa tulisi keskittyä liikeanturin validointiin kliinisesti hyväksyttyjen mittausparametrien avulla, jotta algoritmeja voisi opettaa tunnistamaan eri uni-valve rytmejä automaattisesti. Näin puettava liikeanturi voisi tarjota tietoa vauvan luonnollisen unirakenteen kehittymisestä pitkällä aikavälillä. Lisäksi anturin kliininen validointi voisi mahdollistaa imeväisikäisten kardiorespiratoristen ongelmien ja liikehäiriöiden diagnostisen lisätyökalun kehittämisen.Sleep is one of the most vital functions of newborns and infants, and it is essential for neuronal network development. Therefore, long-term sleep disturbances have been associated with growth delays and behavioral disorders. Commonly reported infant sleep disturbances, such as night awakenings and difficulties falling asleep, cause distress to parents. Yet, the development of infant sleep in the home environment has not been fully elucidated due to lack of objective measurement parameters. In the current study, we assessed the feasibility of a motion sensor, attached to wearable pants, and ECG textile electrodes to monitor sleep-related respiration and heart rate of newborns and infants. First, we compared signals recorded by the motion sensor’s measurement channels to the standard respiratory piezo effort belt’s signal during daytime EEG recordings. According to our results, the motion sensor’s gyroscope proved to measure respiratory rate most accurately, while the ECG signal transmitted by the sensor was reliable in interpretable sections. We then provided wearable garments and smartphones to families with infants to assess overnight home-use. Our results indicate that different sleep states could likely be identified based on respiration fluctuation visible in the gyroscope’s signals. Moreover, the wearable system was considered practical and easy to use by the parents. Future studies should focus on validating the sensor with clinically approved measures, in order to train the algorithms to automatically identify different sleep-wake states. By doing so, the wearable sensor could provide information on natural infant sleep structure development over long time periods. Additionally, clinical validation of the sensor may result in the development of a companion diagnostic tool for infant cardiorespiratory and movement disorders.
Subject: Newborn
Infant
Sleep
Respiration
Electrocardiography
Polysomnography
Wearables
Motion sensor
Piezo sensor | Vastasyntynyt
Imeväisikäinen
Uni
Hengitys
Elektrokardiografia
Polysomnografia
Puettavat
Liikeanturi
Pietsoanturi


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Acosta_Leinonen ... atalia_Pro_gradu_2019_.pdf 9.299Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record