Development and bench evaluation of a smart support surface integrating multimodal sensing and localized low-flow oxygen delivery to support pressure injury prevention

Voor iedereen die lange uren in een ziekenhuisbed ligt, is het oppervlak onder hen meer dan alleen een plek om te rusten; het is een cruciaal onderdeel van hun gezondheid. Wanneer het lichaam te lang stil blijft liggen, drukt het gewicht van het lichaam tegen de huid en de weefsels eronder, waardoor de doorbloeding en de aanvoer van zuurstof wordt afgesneden. Deze druk, gecombineerd met de warmte en het vocht dat zich opbouwt tussen de huid en het matras, kan ervoor zorgen dat de huid beschadigt, wat leidt tot pijnlijke en gevaarlijke wonden die bekend staan als drukplekken. Hoewel het regelmatig verplaatsen van een patiënt de standaardmethode is om deze verwondingen te voorkomen, is het niet altijd mogelijk om dit frequent genoeg te doen, vooral in drukke ziekenhuizen of bij patiënten met een beperkte mobiliteit. Wetenschappers zoeken al lang naar manieren om slimmere bedden te creëren die niet alleen kunnen voelen wanneer de druk gevaarlijk wordt, maar ook actief de omgeving direct tegen de huid kunnen verbeteren om deze gezond te houden.

Een team van onderzoekers in Indonesië heeft een belangrijke stap gezet richting dit doel door een nieuw type slim matrasprototype te bouwen en te testen. Dit apparaat, dat zij een slim bedoppervlak noemen, is ontworpen om twee dingen tegelijk te doen: het monitort voortdurend de omstandigheden precies daar waar het lichaam van de patiënt het bed raakt, en het pompt voorzichtig een kleine hoeveelheid zuurstof in diezelfde ruimte. Het idee is dat door precies te weten hoeveel druk er wordt uitgeoefend en door de huid koel en droog te houden terwijl er een beetje zuurstof wordt toegevoegd, het bed kan helpen om wonden te voorkomen voordat ze ontstaan. De onderzoekers waren echter zeer zorgvuldig in het definiëren van wat zij testten. Zij hebben dit apparaat niet op echte patiënten geplaatst om te zien of het wonden voorkomt. In plaats daarvan behandelden zij het matras als een stuk engineering-apparatuur, waarbij ze het een reeks rigoureuze tests op een werkbank onderwierpen om te zien of de sensoren correct werkten en of het zuurstofsysteem zonder andere problemen kon functioneren.

Het team bouwde een prototype dat eruitziet als een standaard matras, maar gevuld is met verborgen technologie. Onder de bovenste laag hebben zij sensoren ingebed die druk kunnen voelen, de temperatuur kunnen meten en de luchtvochtigheid direct tegen het oppervlak kunnen detecten. Ze hebben ook een netwerk van minuscule kanaaltjes door het matras geweven om een constante, lage stroom zuurstof toe te dienen. Om te testen of dit systeem werkte, plaatsten ze het matras onder verschillende gewichten om een persoon te simuleren die erop ligt. Ze pasten specifieke hoeveelheden druk toe, gelijk aan 40, 80 en 120 millimeter kwik, wat veelvoorkomende drukniveaus zijn in een ziekenhuissetting. De sensoren rapporteerden de druk die ze voelden, en de resultaten waren opmerkelijk dicht bij de werkelijke gewichten die werden toegepast. Wanneer het matras werd ingedrukt met een kracht van 40 eenheden, gaven de sensoren gemiddeld 41,2 eenheden aan. Bij een kracht van 80 eenheden lazen ze 78,9, en bij 120 eenheden 118,4. Het verschil tussen wat de machine voelde en wat er daadwerkelijk aanwezig was, was zeer klein, meestal minder dan twee eenheden, wat suggereert dat de sensoren nauwkeurig en stabiel waren.

Vervolgens testten de onderzoekers het zuurstoftoevoersysteem. Ze stelden de machine in om zuurstof te pompen met een snelheid van één liter per minuut, een zachte stroom bedoeld om de lucht te verversen zonder het beddengoed weg te blazen. Ze lieten het systeem continu draaien voor zes uur, daarna twaalf uur, en uiteindelijk een volle dag. Gedurende deze tijd bleef de stroom constant en schommelde deze rond de doelstelling van één liter. De onderzoekers hielden ook nauwlettend in de gaten of het pompen van deze zuurstof het matras per ongeluk zou opwarmen of te vochtig zou maken, wat schadelijk zou kunnen zijn. Over een periode van 24 uur steeg de temperatuur aan het oppervlak van het matras slechts met een fractie van een graad, tussen de 0,3 en 0,5 graden Celsius, en de luchtvochtigheid nam eveneens slechts een kleine hoeveelheid toe. Dit gaf aan dat het zuurstofsysteem gedurende een lange tijd kon draaien zonder het microklimaat op een negatieve manier significant te veranderen.

Het team wilde ook weten of verpleegkundigen dit apparaat daadwerkelijk in een echt ziekenhuis zouden kunnen gebruiken. Ze vroegen zorgmedewerkers om de basiszaken uit te voeren die nodig zijn om het bed gereed te maken, het gedurende de dag te controleren en het schoon te maken. De medewerkers vonden dat het klaarmaken van het bed gemiddeld zes en een half minuut duurde, het controleren iets meer dan twee minuten duurde en het schoonmaken ongeveer vier en een half minuut duurde. De enige echte moeilijkheid die zij tegenkwamen, was het beheren van de kabels die het apparaat verbinden, wat een beetje zorgvuldige routing vereiste om ze uit de weg te houden. Deze tests toonden aan dat het apparaat praktisch genoeg is om door druk personeel te worden gehanteerd zonder dat dit te veel van hun tijd in beslag neemt.

Ondanks deze veelbelovende resultaten zijn de onderzoekers zich zeer bewust van wat hun studie niet bewijst. Zij benadrukken dat hoewel de machine goed werkt in het laboratorium, zij nog niet hebben aangetoond dat het daadwerkelijk drukplekken voorkomt bij echte mensen. De tests werden uitgevoerd op een werkbank, niet op de menselijke huid, dus zij weten nog niet precies hoeveel zuurstof er daadwerkelijk het weefsel bereikt of of de sensoren de complexe vormen van een menselijk lichaam dat in bed beweegt, kunnen verwerken. Bovendien, omdat zuurstof het risico op brand kan vergroten, merkt het team op dat er veel meer veiligheidstests nodig zijn voordat dit apparaat ooit bij een patiënt gebruikt kan worden. De studie bevestigt dat het engineeringconcept haalbaar is — dat een bed tegelijkertijd druk kan voelen en zuurstof kan leveren zonder uit elkaar te vallen — maar het stopt bij de bewering dat het apparaat klaar is voor het ziekenhuis. De weg vooruit omvat meer gedetailleerde veiligheidscontroles, betere tests van hoe de zuurstof zich over het oppervlak verspreidt, en uiteindelijk zorgvuldig gecontroleerde studies met patiënten om te zien of dit slimme bedoppervlak de huid werkelijk gezond kan houden.