Prevalensi gangguan tidur, seperti sleep apnea, sedang meningkat di AS, tetapi protokol saat ini untuk melakukan penilaian yang diterima secara klinis mahal dan tidak nyaman.

Peneliti Georgia Tech telah menciptakan perangkat yang dapat dipakai untuk mengukur apnea tidur obstruktif secara akurat -; ketika tubuh berulang kali berhenti dan memulai kembali pernapasan selama beberapa waktu -; serta kualitas tidur yang didapat orang saat istirahat.

Di bawah metode konvensional, orang yang dicurigai memiliki masalah atau gangguan tidur harus pergi ke fasilitas medis, di mana mereka dipantau semalaman dan ditambatkan ke serangkaian kabel yang merekam aktivitas otak, mata, dan otot.

Patch monitor tidur yang dapat dikenakan yang dikembangkan oleh tim peneliti dan dokter, dipimpin oleh W. Hong Yeo, seorang profesor dan Rekan Fakultas Woodruff di Sekolah Teknik Mesin George W. Woodruff Georgia Tech, terbuat dari silikon dan pas di dahi, dengan lampiran silikon kedua yang lebih kecil yang membentuk dagu.

Banyak orang memiliki kelainan ini, tetapi mereka tidak mengetahuinya karena sangat sulit untuk mendiagnosisnya saat ini. Aplikasi smartphone saat ini tidak menangkap data spesifik yang dipelajari dokter dan dokter untuk menentukan apakah seorang pasien menderita apnea, menjadikannya tidak berguna.”


W. Hong Yeo, Associate Professor dan Woodruff Faculty Fellow di Sekolah Teknik Mesin George W. Woodruff Georgia Tech

Pengujian tidur konvensional yang ada terjadi di laboratorium tidur karena keterbatasan perangkat. Perangkat yang dapat dikenakan di rumah ini bisa menjadi alternatif untuk prosedur medis yang lebih mahal di laboratorium tidur.

Yeo dan timnya, termasuk para peneliti dari seluruh Georgia Tech, Fakultas Kedokteran Universitas Emory, Universitas Texas di Austin, Fakultas Kedokteran Icahn di Gunung Sinai di New York, Institut Ilmu Material Korea, dan Institut Lanjutan Korea Sains dan Teknologi, melaporkan temuan mereka di Science Advances pada bulan Mei.

Meningkatnya prevalensi

Sementara ada dua jenis sleep apnea tambahan -; pusat dan kompleks -; apnea tidur obstruktif adalah yang paling umum, kata Yeo, menjelaskan bahwa selain episode mendengkur dan menahan napas, umumnya ditandai dengan bangun tiba-tiba, terengah-engah atau tersedak, dan tekanan darah tinggi.

Kurangnya kualitas tidur dapat memperburuk masalah kesehatan lainnya pada orang dengan penyakit yang sudah ada seperti penyakit jantung atau diabetes, kata Yeo. Tetapi bahkan mereka yang tidak memiliki penyakit kesehatan lain dapat mengalami komplikasi serius dari sleep apnea karena semakin lama tidak terdeteksi dan tidak diobati, semakin lama akan mempengaruhi jantung dan otak mereka.

Melihat tol sleep apnea mengambil populasi AS, Yeo mulai menerapkan penelitian perangkat yang dapat dikenakan ke industri dengan sistem patch pemantauan tidur nirkabel.

Tambalan -; yang memiliki tingkat akurasi 88,5% untuk deteksi sleep apnea -; memiliki ketebalan perban perekat. Tiga sensor elektronik tertanam mengirimkan sinyal secara nirkabel melalui Bluetooth untuk merekam aktivitas otak, mata, dan otot. Data tersebut diteruskan ke aplikasi di perangkat pintar seperti ponsel atau tablet untuk dipelajari dan dievaluasi lebih lanjut.

Perangkat ini dapat digunakan di rumah, meniadakan kebutuhan untuk pergi ke pusat tidur atau fasilitas medis untuk pemantauan semalaman.

“Banyak orang memiliki jenis gangguan tidur ini; mereka hanya tidak mengetahuinya,” kata Yeo, yang penelitiannya berpusat terutama dalam memajukan perawatan kesehatan melalui pengembangan biosensor dan bioelektronik. “Di AS, lebih dari 18 juta orang menderita sleep apnea jenis ini. Itu pada dasarnya satu dari setiap 15 orang Amerika, dan angka itu terus meningkat dari waktu ke waktu.”

Masalah kesehatan yang mendasari sebagian di balik peningkatan tersebut, katanya, tetapi pendorong utamanya adalah jenis makanan dan ukuran porsi makanan Amerika modern serta stres.

Ada juga tol ekonomi di negara itu. Tidur yang buruk merugikan ekonomi AS $411 miliar dalam produktivitas yang hilang pada tahun 2015. Angka itu diproyeksikan melebihi $467 miliar pada tahun 2030.

Memprediksi apnea tidur

Dengan menggunakan kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin, teknologi di balik perangkat yang dapat dipakai merekam data untuk memberikan skor tidur yang menentukan apakah pasien menderita sleep apnea atau apakah mereka mendapatkan kualitas tidur yang cukup.

Dalam studi tersebut, ketika diukur terhadap kelompok terkontrol yang terdiri dari delapan pasien sleep apnea yang masalahnya terdeteksi di bawah alat pengujian konvensional, patch nirkabel Yeo mendeteksi sleep apnea dengan tingkat akurasi 88,5%. Sebagai perbandingan, perangkat ikat kepala yang ada di pasaran memiliki tingkat akurasi sekitar 71% dan tidak dapat mengukur aktivitas otot.

Terlebih lagi, teknologi yang dikembangkan oleh Yeo dan timnya, serta algoritme pembelajaran mesin yang digunakan, dapat memprediksi kemungkinan seseorang yang tidak menunjukkan gejala apnea tidur akan mengembangkannya di beberapa titik.

“Dengan melihat data, kami dapat mengatakan bahwa, jika Anda tidak mengubah sesuatu saat ini -; apakah itu pola makan atau perilaku tidur atau semacamnya -; Anda kemungkinan akan mengalami sleep apnea karena angka Anda buruk,” dia berkata.

Memecahkan masalah

Patch nirkabel memecahkan tantangan multipronged untuk metodologi pengujian konvensional dengan mengatasi masalah pasien saat ini dengan kenyamanan, waktu, akses, dan biaya.

Proses saat ini -; disebut tes PSG atau polisomnografi -; terbukti tidak nyaman bagi beberapa pasien. Itu karena mereka harus tidur dalam posisi tetap karena takut melepaskan salah satu dari 15 kabel probe dari kulit mereka. Melepaskan salah satu dari sensor tersebut dari tubuhnya berisiko tidak menangkap cukup data untuk penilaian yang tepat.

Ini juga memakan waktu karena pasien harus pergi ke pusat tidur dan bermalam dengan dipantau oleh tenaga medis. Bisa juga ada kelambatan bahkan untuk diuji. Pasien yang tidak memiliki gejala parah atau risiko tinggi lainnya, faktor yang mendasari seperti penyakit jantung atau hipertensi, seringkali harus menunggu setelah mendapat rujukan dari dokter untuk ditempatkan di tempat tidur di pusat tidur, menunggu ketersediaan. Akhirnya, metode pendeteksian saat ini mahal bagi pasien dan sistem asuransi, sekitar $8.000 per orang, per malam.

“Jadi penghalang pengujian itu sangat tinggi untuk orang biasa kecuali Anda sudah sakit, maka mereka akan menyaring Anda untuk menghindari kondisi yang parah,” kata Yeo. “Tetapi bagi orang yang tidak menunjukkan gejala, Anda tidak akan tahu apakah Anda memiliki gangguan tidur sampai menjadi parah. Kami ingin menghentikan sleep apnea sebelum dimulai.”

Sumber:

Institut Teknologi Georgia

Referensi jurnal:

Kwon, S., dkk. (2023) Patch pemantauan tidur nirkabel di rumah untuk penilaian klinis kualitas tidur dan sleep apnea. Kemajuan Sains. doi.org/10.1126/sciadv.adg9671.