Även hälsosamma knän gör dessa spräckliga, krispiga ljud

MEMS mikrofoner och piezoelektriska remsor plockar upp ljud av ett böjande och förlängande knä. (Kredit: Georgia Tech)MEMS mikrofoner och piezoelektriska remsor plockar upp ljud av ett böjande och förlängande knä. (Kredit: Georgia Tech)

"Det är lite som att någon typ av Halloween-saker händer", säger Omer Inan. "Du lyssnar på dina ben som gnuggar på varandra, eller kanske brosk."

Ingenjörerna utvecklar ett akustiskt knäband som är utrustat med mikrofoner och vibrationssensorer som kan lyssna och mäta ljud i fogen och kan leda till ett sätt att hjälpa ortopediska specialister att bedöma skador efter en skada och spåra återhämtningsförloppet.

Omer Inan, biträdande professor i elektroteknik och datateknik vid Georgia Tech, har tänkt på att utveckla en sådan apparat under en tid. Han är en tidigare diskuskastare på Stanford University och spenderade år runt som en tornado, vilka knän är inte byggda för, så han har lidit en hel del knäsmärta själv.

"Jag skulle alltid känna att mitt knä knuffade eller poppade mer om jag satte mer stress på det", säger han.

När han hörde de första inspelningarna av sprickbildning i tidiga experiment var Inan glad över. "Det var mycket högre än förväntat och mycket tydligare," Det betydde omedelbar utveckling. "Det är lite som att någon typ av Halloween saker händer. Du lyssnar på dina ben som gnuggar på varandra, eller kanske brosk. "Läkare kallar den gemensamma sprickbildningen" crepitus ".

Några 100 år sedan, doktorer tyckte att racketen kunde innehålla ett meddelande och lyssnade på det med stetoskop. Inan hoppas att den medicinska forskningen i framtiden kommer att bygga på den akustiska sensingstekniken som hans grupp utformar och så småningom avkodar ljudet till användbara mönster.

För närvarande utforskar forskare det inspelade ljudet och matchar det med fogens rörelseområde för att se var exakt i benet som sträcker sig och böjer knäet, skapar sprickor och poppar. Resultatet har toppar och sniglar som liknar ett elektrokardiogram eller annan fysiologisk signal.


Få det senaste från InnerSelf


Det akustiska mönstret som ett skadat knä producerar är markant annorlunda än ett intakt knä. "Det är mer ojämnt", säger Inan. "Ett hälsosamt knä ger ett mer konsekvent ljudmönster."

Soldater och upprepa skador

Om den paras med medicinsk forskning kan den akustiska enheten leda till billiga bärbara bildskärmar, vilket kan gynna idrottare som har överbelastat sina knän och äldre patienter som har glidit och fallit. DARPA, som finansierade arbetet, vill skära ner på upprepade slagfältskador och hjälpa till att få soldaterna tillbaka till tjänst på ett säkert sätt.

"Vad de flesta inte vet är att muskuloskeletala skador på knä och anklar är bland de främsta orsakerna till ansvarsfrihet för aktiva tjänstemän," säger Inan. Ryggsäckar som väger upp till 100 pounds pressar ner på soldater, eftersom de marscherar för dussintals mil över svår terräng, klättra över hinder på slagfält och krossa i trånga fläckar i timmar.

Även utan fall eller kontortion kan en soldat landa i operation då i rehab. Problemet kan tyckas fasta månader senare, men för ofta är det inte, och för ofta är det på grund av skador.

Efter operation och terapi kan det knä känna sig som nytt, men när en övergreppsoldat hoppar tillbaka på den, kommer svagheter från skadan att sparka in. Som ett resultat är skadorna 10 gånger frekventare än de första.

En billig bärbar enhet kan ge soldater och kliniker i framtiden återkoppling på knäböjande knä för att hjälpa dem att undvika större återskada genom att avstå från tunga arbetsbelastningar vid behov.

Det kan också gynna tjänstemän på lång sikt. Sammansatta skador sammansatt över tiden, vilket sätter pensionärer i tjänst upp för smärta och förlust av rörlighet långt in i civila livet. "Du kan få fall av tidigt artros," säger Inan.

Extraneous noises

Men nu är Inans uppgift att spela in ljuden i potentiellt användbar kvalitet som har inneburit några utmaningar. Knäleden är omgiven av vätska, som blåser ljudvågor som leder ut i fog för huden. Även när en patient rör sig runt, orsakar det främmande ljud som kan drunkna ut användbara ljud.

"Det faktum att mätningen måste ske per definition under rörelse är en utmaning, för att du inte bara kan berätta för personen att vara still och undvik rörelseartefakter", säger han.

För att utveckla den akustiska enheten kombinerade forskare mikrofoner med piezoelektrisk film, en överkänslig vibrationssensor som samlar det bästa ljudet, men är mycket känsligt för störningar. Mikrofonerna placerade mot huden ger en riklig backup och för en mer praktisk enhet.

Knäskärmen utnyttjar också en teknisk framsteg som är vanlig i smarta telefoner. Mikroelektromekaniska systemmikrofoner, eller MEMS, integreras bättre med nuvarande teknik än mikrofoner baserat på tidigare teknik. Det gör också mikrofonerna rent billiga 50-cent till en dollar.

DARPA Biological Technologies Office stödde arbetet. Papperet publiceras online i tidskriften IEEE Transaktioner inom biomedicinsk teknik.

källa: Georgia Institute of Technology


relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; sökord = hälsosamma knän384X; maxresultat = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}