由于技术有助于防止普通呼吸管事件，现在，呼吸机上的每一个新生儿都可以更好地保护。

经过30多年的发展，一款旨在连续监测最微小的通风患者气道的医疗装置可能成为全球婴儿的护理标准

西拉法叶，印第安纳州——如果新生儿在呼吸机上移动或烦躁，呼吸管也可能移动。如果导管的位置不对，只要几秒钟，就可能导致大脑严重缺氧，可能导致终生残疾或脑损伤，甚至结束婴儿的生命。

事件太常见了。无计划的拔管 - 当呼吸管意外脱落到气管时 - 每年影响75,000，或五分之一，新生儿在呼吸机上，分析总理数据服务发现。普渡大学发明的一种医疗设备可以帮助这些婴儿将呼吸管保持在正确的深度，从而挽救他们的生命。

1990年，乔治Wodicka当时他刚开始在普渡大学当教授，一位当地儿科心脏病专家来找他，向他描述了这个问题如何影响了她所在医院的婴儿和护士。自2016年以来，美国的5个新生儿重症监护病房一直在使用沃迪卡和他的学生后来发明的解决方案:这是第一个也是唯一一个获得fda批准的医疗设备，当婴儿的呼吸管位置错误或堵塞时，该设备会向护士发出警报。

为了让每个新生儿重症监护室的婴儿都能使用这种设备，世界上最大的医疗技术公司之一，Medtronic.，最近添加的普渡发明以其产品线为sonarmed.^TM气道监控系统．该公司通过收购而采用了这项技术SonarMed Inc .)去年12月，沃迪卡与人联合创办了一家初创公司，将这款设备推向市场。

美敦力的广泛市场地位使SonarMed气道监护仪成为所有需要呼吸辅助的婴儿的标准护理。但是，为婴儿找到这种拯救生命的解决方案并非易事。

该设备不仅需要生物医学声学方面的突破，而且还需要与一个不幸的现实作30年的斗争，即将新技术引入NICU比引入ICU要困难得多。

截至2020年，全球NICU市场站在15亿美元，明显小于55亿美元全球成人ICU市场。较小的市场规模意味着对最先进的婴儿最先进的技术的投资较少。

“儿科领域的服务非常不足。我只有一个30年的项目——就是这个，”沃迪卡说，他现在是普渡大学的戴恩·a·米勒主任韦尔登生物医学工程学院以及两位生物医学的教授电气与计算机工程．“这种未来的研究和开发工作需要几年，而不是几十年，才能广泛惠及有需要的儿童。”

最小化通风新生儿的X射线数量

类似于30年前，新生儿重症监护室通常使用x光检查呼吸管的位置是否正确，或者检查堵塞，比如粘液。但是很容易一不小心把管子插得太深，可能会刺穿婴儿的支气管，因为婴儿会把管子蠕动到正确的位置。

如果婴儿的运动影响了试管的放置，就必须重新进行一次x光检查——通常是每天一次。儿科患者每次计划外拔管都会导致36,692美元的住院费用，一项研究发现将婴儿住院时间延长6天以上。

“这些婴儿经常接受x光检查，以确定试管的位置。我告诉乔治,如果我们有办法知道管在哪里没有x射线,这将是很好对宝宝没有得到所有的辐射和成本,”芭芭拉Bourland说,他在1990年在拉斐特家医院儿科心脏病专家,印第安纳州。波兰通过她已故的丈夫乔·波兰认识了沃迪卡。乔·波兰是普渡大学的教授和生物医学工程师，他招募了沃迪卡来普渡大学。

Wodicka在生物医学声学的专业知识带领他考虑使用声音驱动的可行性来指导婴儿呼吸管的放置，每次管道从一个地方移动或被阻挡时，将婴儿从X射线施用。

亨廷顿医院在加利福尼亚州帕萨迪纳，是第一个在尼古尔使用Sonarmed Airway Monitor的首选。由于2016年采用该设备，NICU的未约会拔管率显着降低，并且X射线几乎不必检查检查气管管的放置。

“除非我们必须，否则我们不想扰乱小家伙。通过Sonarmed Airway Monitor，我们可以很容易地检测到某些东西，然后是一个问题，最大限度地减少我们必须与宝宝互动的时间，“亨廷顿医院的Nicu医学主任Jamie Powers说。

在采用Sonarmed Airway Monitor不久之后，亨廷顿医院的NICU是任务的，并将婴儿涌入她的肺部。该器件帮助工作人员识别并充分吸入婴儿的血栓，而不会导致她的肺部造成更多创伤，让宝宝在一天内呼吸。

通过声波持续监测婴儿气道的漫长道路

SonarMed气道监测器之所以有效，是因为它革命性地使用了其他医疗设备无法使用的声波。超声波是医学上最常见的声学应用，但它不会停留在婴儿的呼吸管内。但是人体已经很擅长定位这种声波。

“当我开始对声音感兴趣时，那是在像我这样的人自己制造立体声和扬声器的时候，”沃迪卡说。“多年来，我的研究专注于以新颖和创造性的方式使用声音来监测一些未得到满足的临床需求。”

创建可以留在婴儿的气管管内的声波最终需要在一端的一个带有微小扬声器的设备和两个传感麦克风建造一个设备 - 最初从助听器调整 - 另一端。声音从设备中的扬声器行进到连接的内插管的末端。Sonarmed Airway Monitor软件测量通过麦克风回复的声音，在管所在的位置和障碍物是否有障碍物，通知临床医生。

建造普渡大学最初的原型花了15年时间。SonarMed公司现任首席技术官杰夫·曼斯菲尔德(Jeff Mansfield)是沃迪卡雇来从事这个项目的第一个研究生。曼斯菲尔德花了他的硕士和博士学位开发这项技术，并将继续建立多个原型迭代，以创造出现在在医院使用的设备。

缩小的技术为服务不足和最小的人类

1997年，当时是普渡大学的博士生爱德华多·胡安(Eduardo Juan)，现在是波多黎各大学(University of Puerto Rico)的电子工程教授(Mayagüez)，致力于缩小和自动化曼斯菲尔德启动的声波导航系统。胡安的研究为制造这种设备奠定了基础。这种设备最初比面包盒还大，但对新生儿重症监护室的婴儿来说足够小。

“当时这个系统在临床上并不可行。所以，当我参与这个项目时，我的工作就是把Jeff迄今为止所做的一切都缩小，”胡安说。他将继续担任SonarMed的董事会成员，直到这家初创公司被美敦力收购。

但首先，研究人员必须测试成人的技术。医疗器械的FDA批准过程对成年人的繁重较少，而不是Nicu婴儿，并且在成人之前所需的技术可以在婴儿更小。

要进一步推进这项技术，就需要开一家公司。2005年，沃迪卡、曼斯菲尔德和胡安与格雷格·艾尔斯(Greg Ayers)一起创立了SonarMed。艾尔斯在普渡大学(Purdue)获得了工程学学士和博士学位，看到了该设备的商业化潜力。的普渡研究基金会技术商业化办公室当时SonarMed已经获得了两项美国专利，将声波制导技术授权给SonarMed进行商业开发。艾尔斯是SonarMed的第一任首席执行官。

在2010年之前，研究人员将无法获得成人技术在成人中进行FDA清关。但是Sonarmed在破产的边缘。

将新技术引入新生儿重症监护室是一次不太可能的成功

2012年，汤姆·巴姆加德纳(Tom Bumgardner)成为SonarMed的首席执行官，当时该公司正处于财务困境，打入新生儿重症监护室(NICU)市场缺乏成功经验。他和他的商业伙伴大卫·冈(David Gunn)共同努力，使SonarMed免于倒闭。

“大卫和我对医疗设备了解不多，所以足够了naïve。如果我们知道医疗设备，我们就不可能进行这个项目，”Bumgardner说。

Bumgardner和Gunn已经说服SonarMed的其他领导免费工作几个月，同时专注于为初创公司筹集所需的金融资金。

“我们将筹集更多资金，努力取得进展，不得不削减薪水。这是一条艰难的道路。我们有几次在银行里只存了5000美元。我有一个女儿在上大学，我们不知道该如何支付任何东西，”Bumgardner说。

在Bumgardner的领导下，这项技术最终在德克萨斯大学MD安德森癌症中心在成人身上进行了测试。然后，该设备必须进行一系列升级，以解决遗留的问题，比如发明一种可以监测气管插管而不需要清洗或更换的防粘液传感器。在普渡大学(Purdue)获得机械工程学士学位的Sven Schreiber，担任SonarMed的运营总监，重新设计该设备，使其更具可制造性和美感。

尽管该设备在成人临床试验中取得了成功，但说服医院使用它仍然是一个挑战——即使是重症监护病房也没有可以持续监测的技术呼吸管的障碍和定位。

与成人相比，婴儿计划外拔管的后果要可怕得多，最终说服医院尝试使用SonarMed气道监护仪。

“我们已经开始了给他们看SonarMed气道监测器，他们会说，'你知道，我们有点问题，我们有点不，'然后每个人都明白了。但后来我们开始谈论新生儿重症监护室，每个人都得到了它，都想要它，”Bumgardner说。

Sonarmed Airway Monitor在亨廷顿和其他医院的快速影响吸引了Medtronic的注意力，这在2016年正式与初创公司合作。2018年，Medtronic开始投资Sonarmed，相信该工具将​​为尼古斯带来更多价值。

两年后，美敦力对SonarMed的收购具有里程碑意义。

“我的梦想成真了。曼斯菲尔德说。他曾一度飞往怀俄明州待了四个月，白天滑雪，晚上摆弄原型机。“当我们最终发现我们已经把它送到了一个地方，可以给世界上所有需要它的婴儿，我开始哭了。它像一吨重的砖头一样砸在我身上。”

关于SonarMed™气道监控系统

Sonarmed™气道监控系统包括床头监控和一次性传感器。SONARMED™传感器适合任何品牌的标准气管管（ETT），尺寸从新生儿到儿科群体（2.5 mm-6.0mm ID），并通过更换欧特末端的15毫米连接器，将传感器放在介于之间ETT和呼吸机电路。SONARMED™监视器包含一个易于读取的彩色屏幕，持续显示气管内的ETT深度的任何变化。

关于普渡大学

普渡大学是一个顶尖的公共研究机构，为当今最严峻的挑战开发实用的解决方案。普渡大学在《美国新闻与世界报道》(U.S. News & World Report)评选的美国最具创新力的大学中排名第五，提供改变世界的研究和世界之外的发现。普渡大学致力于实践和在线、现实世界的学习，为所有人提供变革性的教育。普渡大学承诺负担得起和容易获得，将学费和大部分费用冻结在2012-13学年的水平，使更多的学生能够在没有债务的情况下毕业。看看普渡制药是如何永不停歇地追求下一个巨大飞跃的https://purdue.edu/．

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来源：乔治瓦迪克，wodicka@purdue.edu

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