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Smart beds: Monitoring health during sleep

(Français)

Imagine a bed that monitors an older adult’s health while they sleep and alerts a health-care provider if there are potential problems.

That’s the goal of an AGE-WELL project that uses pressure sensor technology to help predict and prevent health problems by analyzing clues such as movement, breathing and fluid retention.

Pressure ulcers are one area of focus, says Dr. Frank Knoefel, project co-lead and a physician at Bruyère Continuing Care in Ottawa. A significant concern for people who cannot easily change positions in bed, pressure ulcers can cause severe pain, are difficult to heal and can become infected. They typically occur where a boney part of the body like a hip or heel presses against the skin.

 Dr. Frank Knoefel (left), a physician at the Bruyère Memory Program, and Dr. Bruce Wallace, executive director of the AGE-WELL Innovation Hub called Sensors and Analytics for Monitoring Mobility and Memory (SAM3), with a pressure-sensitive mat designed to monitor an older adult’s health while they sleep.

Dr. Frank Knoefel (left), a physician at the Bruyère Memory Program, and Dr. Bruce Wallace, executive director of the AGE-WELL Innovation Hub called Sensors and Analytics for Monitoring Mobility and Memory (SAM3), with a pressure-sensitive mat designed to monitor an older adult’s health while they sleep.

By placing a mat equipped with hundreds of sensors under a mattress, Dr. Knoefel and co-lead Dr. Rafik Goubran are able to track how, and how much, someone moves during sleep. They’ve also correlated the amount of movement with blood flow by comparing the movement of patients’ heels overnight with pictures taken in the morning using a thermal camera. A heel that hasn’t moved appears “cold,” signaling a lack of blood circulation that could lead to a pressure ulcer.

The potential for prevention is significant. Dr. Knoefel imagines a simple alarm system in a hospital or long-term care setting in which “a little red light goes on at the nursing station saying, ‘Mr. Jones in bed four needs to be turned.’” And for older adults living at home, a “smart bed” could tip off a family caregiver or attendant to the need for repositioning.

The research team has also used the pressure sensor system to monitor the irregular breathing patterns associated with sleep apnea. A clinical trial will be conducted to test the mat’s ability to detect nighttime fluid build-up associated with congestive heart failure, a debilitating condition common in older adults.

Although pressure sensor technology is not new, the team’s expertise is developing sophisticated algorithms to sort through the data and extract information and patterns that are valuable to clinicians—an innovative reimagining of the technology. “It’s extremely complex, but extremely rewarding,” says Dr. Goubran, vice president, Research and International, at Carleton University.

He notes that moving the concept to market will require the involvement of a wide variety of sectors, including telecommunication and network communications, data analytics and healthcare monitoring. Partnerships are already in place with three major companies.

The team believes the “smart bed” holds great promise for keeping older adults healthy and at home. Dr. Knoefel uses the example of someone’s bed sending daily health status reports to a home care nurse, allowing early intervention if there are signs of problems.

“This is like a bedside nurse 24 hours a day,” he says.

Lits intelligents : Surveillance de la santé pendant le sommeil

Imaginez un lit qui surveille la santé d’une personne âgée pendant qu’elle dort et qui alerte un professionnel de la santé en cas de problèmes potentiels.

C’est là l’objectif d’un projet d’AGE-WELL qui se sert de technologie axée sur des capteurs de pression pour prédire et prévenir les problèmes de santé en analysant des indices tels que le mouvement, la respiration et la rétention d’eau.

Les plaies de pression sont un domaine d’intérêt, mentionne le Dr Frank Knoefel, coresponsable du projet et médecin aux Soins continus Bruyère à Ottawa. Une importante préoccupation pour les personnes qui ne peuvent pas changer facilement de position au lit, les plaies de pression peuvent entraîner de graves douleurs, cicatrisent difficilement et peuvent s’infecter. Elles se produisent habituellement lorsqu’une partie osseuse du corps, comme la hanche ou le talon, appuie sur la peau.

Au moyen d’un sous-matelas doté de centaines de capteurs, le Dr Knoefel et son coresponsable Rafik Goubran sont en mesure de déterminer la nature et l’ampleur des mouvements d’une personne pendant son sommeil. Ils ont également corrélé l’ampleur des mouvements et la circulation sanguine en comparant les mouvements des talons des patients pendant la nuit avec des photos prises le matin au moyen d’une caméra thermique. Un t

Le Dr Frank Knoefel (à gauche), médecin au Programme de la mémoire de Soins continus Bruyère et Bruce Wallace, directeur exécutif du centre national d’innovation d’AGE-WELL SAM3 («Capteurs et analytique de suivi mobilité-mémoire»), présentent un matelas sensible à la pression conçu pour effectuer le suivi de santé d’une personne âgée pendant qu’elle dort.

Le Dr Frank Knoefel (à gauche), médecin au Programme de la mémoire de Soins continus Bruyère et Bruce Wallace, directeur exécutif du centre national d’innovation d’AGE-WELL SAM3 («Capteurs et analytique de suivi mobilité-mémoire»), présentent un matelas sensible à la pression conçu pour effectuer le suivi de santé d’une personne âgée pendant qu’elle dort.

alon qui est resté immobile semble « froid », ce qui signale une circulation sanguine insuffisante pouvant entraîner une plaie de pression.

Le potentiel préventif est considérable. Le Dr Knoefel imagine un système d’alarme simple dans un hôpital ou un établissement de soins de longue durée où un petit voyant rouge s’allume à l’infirmerie indiquant que « M. Jones au lit quatre a besoin d’être tourné». De plus, pour les aînés vivant à la maison, un « lit intelligent » pourrait informer un aidant naturel ou un préposé aux soins que la personne doit être changée de position.

L’équipe de recherche a également utilisé le système de capteurs de pression pour surveiller les respirations irrégulières associées à l’apnée du sommeil. Un essai clinique sera effectué pour évaluer la capacité du sous-matelas de détecter la rétention d’eau nocturne associée à l’insuffisance cardiaque congestive, un trouble débilitant courant chez les personnes âgées.

Bien que la technologie des capteurs de pression ne soit pas nouvelle, le savoir-faire l’équipe consiste à mettre au point des algorithmes avancés pour interpréter les données et extraire de l’information et des tendances qui sont précieuses pour les cliniciens — une façon novatrice de réinventer la technologie. « C’est extrêmement complexe, mais extrêmement gratifiant », souligne M. Goubran, vice-président, Recherche et international, à l’Université Carleton.

Il fait remarquer que la commercialisation du concept nécessitera la participation d’un large éventail de secteurs, y compris les télécommunications et les communications réseau, l’analyse de données et la surveillance des soins de santé. Des partenariats sont déjà en place avec trois grandes entreprises.

L’équipe estime que les « lits intelligents » sont très prometteurs pour garder les aînés en santé et à domicile. Le Dr Knoefel s’appuie sur l’exemple du lit d’une personne envoyant des rapports de santé quotidiens à une infirmière à domicile, ce qui permet l’intervention précoce en cas d’indices de problèmes.

« C’est comme avoir une infirmière à son chevet 24 heures sur 24 », dit-il.