美国国家科学基金会职业奖获得者开发了一个1分钟脆弱性测试平台

生物医学工程和医学助理教授Nima Toosizadeh正在创造一种快速、简单地确定患者虚弱状态的方法。他得到了美国国家科学基金会最负盛名的早期职业教师奖的支持。

　　

外行人可能会认为“脆弱”只是“弱”或“易碎”的同义词。但在医学领域，虚弱是一个特定的术语，意思是——由于炎症和激素变化等因素——病人缺乏生理储备，或者耐受压力的能力下降。

生物医学工程和医学助理教授尼玛·图扎德说:“这种压力可以是任何事情，从跌倒到感染COVID或其他传染病。”“或者，它可能是一种对患者有侵入性的治疗方法。知道谁能承受这种压力是至关重要的。”

这是至关重要的，因为虚弱会影响治疗决策。例如，医生可能不太可能向身体虚弱的病人推荐像心脏直视手术这样的高风险手术，而是选择其他不会带来高压力的选择。与身体不虚弱的患者相比，体弱多病的COVID-19患者将接受专门护理。身体虚弱的病人患抑郁症的风险也会增加，因为肌肉量的减少会导致行动能力下降，有时会导致孤立。

Toosizadeh获得了美国国家科学基金会颁发的58万美元的职业奖，他正在开发和完善一种诊断虚弱的新方法:将可穿戴传感器连接到运动、心脏和大脑功能上，并要求老年患者弯曲和伸直手臂的时间不超过一分钟。

Toosizadeh说:“这只是在弯曲肘部。”Toosizadeh于2013年以博士后研究员的身份加入该大学，并于2017年成为教职员工。“重点是让临床医生和患者更容易做到这一点。”

目前诊断方法在临床环境中是不切实际的。一种方法是一份72分的调查问卷，询问有关认知和身体虚弱症状的问题。另一种主要方法是让患者完成大约45分钟的任务，这在一定程度上是主观的。

Toosizadeh的实验室的主要任务是评估虚弱及其对运动功能、认知能力和心脏自主控制的影响。他的团队不仅是第一个使用可穿戴传感器测量脆弱性的团队，也是第一个使用这些测量方法专门研究与脆弱性相关的不同系统之间的相互作用的团队，而不是单独检查每个系统。

经过多年收集1000多名患者的数据，Toosizadeh和他的团队之前开发了一种身体虚弱的测试，患者在20秒内尽可能快地弯曲和伸直手臂。这段时间足够长，以产生准确的结果，同时尽可能短，以减少对耐心的不便。病人手臂上的传感器利用这种轻微的身体压力来预测病人对更大压力的反应。

在美国国家科学基金会的资助下，该团队正在开发一项针对另外两种脆弱因素的测试:心脏自主控制和认知障碍。为了测量认知能力的弱点，他们将实施一个“双重任务概念”，包括在一分钟内同时进行手臂运动和计数。患者还会在头上佩戴传感器来测量大脑功能。

Toosizadeh说:“当我们测量他们的大脑功能和运动任务时，你试图做的是给病人增加一些认知负担。”“在此基础上，我们还可以确定患者的认知状态。”

该团队还在开发一款应用程序，有朝一日可以通过智能手表等日常传感器监测身体虚弱的症状。虽然该应用程序本身不会成为诊断或预防工具，但医生可以利用这些有关患者健康状况的信息来做出更多基于数据的决策。

培养下一代医生和工程师

Toosizadeh与边境地区重点研究(FRONTERA)和边境拉丁裔和美洲印第安人夏季接触研究(BLAISER)密切合作，这是亚利桑那大学旨在为本科生提供研究经验的两项倡议。CAREER奖还将有助于系统化和简化这种伙伴关系，以使最大数量的学生受益。

Toosizadeh说，他的目标是帮助学生超越暑期研究经历，开始制定未来的职业规划。

他说:“很多生物医学工程专业的学生不确定是去医学院、进入工业界还是从事研究。”“这让他们了解了作为研究人员收集数据和在医院为病人提供医疗服务，以及在工程方面进行编程，开发代码和后期处理的情况。”

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