Imagína esto: un parche no más grande que una curita, adherido a tu piel, zumbando silenciosamente mientras vigila los signos vitales internos de tu cuerpo. No estás confinado a una cama de hospital o atado a maquinaria voluminosa, sino que, en cambio, eres libre de moverte, trabajar y jugar.
Suena un poco como algo salido de una producción de ciencia ficción, pero esto está muy en el ámbito de la realidad. Apodado el sistema de ultrasonido en parche (USoP), este innovador dispositivo de monitoreo médico busca condensar todas las mejores características de los escáneres de ultrasonido voluminosos que generalmente se encuentran en las habitaciones de los hospitales en un paquete móvil muy pequeño.
Según los ingenieros de la Universidad de California en San Diego detrás del dispositivo portátil, el USoP no es sólo un sensor. Es un sistema completo e integrado, diseñado para detectar los signos vitales de los tejidos profundos de forma inalámbrica, incluso cuando el paciente está en movimiento.
Esta nueva tecnología de ultrasonido portátil es una solución única para abordar muchos desafíos de monitoreo de signos vitales en la práctica clínica”, dijo Muyang Lin, Ph.D. candidato en el Departamento de Nanoingeniería de la UC San Diego y el primer autor del estudio, a ZME Science.
“Al usar tecnología de ultrasonido portátil, liberamos al paciente de máquinas voluminosas y automatizamos el examen ultrasónico. Usando un parche portátil, podemos monitorear la fisiología del tejido profundo en un sujeto móvil, lo que nunca antes se había logrado con ningún dispositivo”.
Desenredando la atadura
Este dispositivo está diseñado para profundizar en sus tejidos, rastreando señales fisiológicas desde una profundidad de hasta 165 mm debajo de la piel y midiendo continuamente la presión arterial central, la frecuencia cardíaca, el gasto cardíaco, entre otros signos vitales, hasta doce horas a la vez. Los sensores ultrasónicos blandos tradicionales, aunque revolucionarios por derecho propio, tenían un gran inconveniente. Estaban atados con cables, encadenando al usuario al lugar y limitando su libertad de movimiento.
El equipo de investigadores de la UC San Diego cortó estas cadenas al incorporar un circuito de control pequeño y flexible que se comunica con una matriz de transductores de ultrasonido para recopilar y transmitir datos de forma inalámbrica. Y luego, está el cerebro de la operación, el componente de aprendizaje automático, encargado de interpretar los datos y realizar un seguimiento de los sujetos en movimiento.
Internet de las cosas médicas
Sin embargo, el USoP no es solo una actualización; es una innovación que impulsa la monitorización médica al territorio desconocido de Internet of Medical Things (IoMT). Imagina una red de dispositivos médicos, todos conectados a Internet, todos transmitiendo datos de forma inalámbrica a la nube para su análisis y diagnóstico profesional. El USoP es solo uno de estos dispositivos, que parece estar destinado a estar cada vez más presente en la práctica médica de alta tecnología del futuro. ¿Y qué podría significar esto para ti?
Imagina un futuro en el que un parche, tal vez no tan diferente de esta iteración del USoP, pueda monitorear tus signos vitales mientras realizas tus actividades diarias. Podrías evaluar tu función cardiovascular en movimiento, detectando cualquier valor anormal que podría indicar insuficiencia cardíaca. O, si eres la viva imagen de la salud, podrías medir tus respuestas cardiovasculares al ejercicio en tiempo real, ayudando a diseñar un plan de entrenamiento sólo para ti.
Pero este proyecto no siempre fue tan ambicioso. De hecho, comenzó como algo mucho más simple.
Según Lin, el objetivo inicial era bastante modesto: construir un sensor de presión arterial inalámbrico. Sin embargo, a medida que el equipo trabajaba, se dieron cuenta de que este sistema podía medir una gama mucho más amplia de parámetros fisiológicos críticos que la presión arterial por sí sola.
Entonces, ¿en qué se diferencia este parche de ultrasonido miniaturizado del dispositivo de ultrasonido completo que estamos acostumbrados a ver en los hospitales? Lin aclara en un correo electrónico: “Nuestro parche de ultrasonido puede realizar imágenes generales de tejidos, pero no puede obtener imágenes del flujo sanguíneo”.
Si bien todavía no puede hacer todo lo que una máquina de ultrasonido de hospital puede hacer, trae una característica única a la mesa. Este parche, a diferencia de sus contrapartes más grandes, puede medir cuantitativamente los parámetros fisiológicos de tejido profundo de un sujeto en movimiento, lo que lo hace ideal para el monitoreo en tiempo real y sobre la marcha.
“Con nuestra tecnología de parches, la gente podría usarlos y medir sus señales en cualquier lugar y en cualquier momento. Creemos que esto permite muchas aplicaciones que salvan vidas. Por ejemplo, este parche puede capturar valores anormales de presión arterial y gasto cardíaco en reposo o durante el ejercicio, que son características de crisis hipertensiva e insuficiencia cardíaca”, dijo el investigador.
De lo singular a lo universal
Un desafío al que se enfrentó el equipo fue la transferibilidad de su algoritmo de aprendizaje automático. El sistema inicialmente demostró ser ‘obstinado’, incapaz de aplicar correctamente las lecciones aprendidas de un tema a otro.
Pero se encontró una solución. Un algoritmo de adaptación avanzado ahora permite que la inteligencia de la máquina se transfiera de un sujeto a otro, lo que hace que los resultados del modelo sean confiables y generalizables.
Ahora, los investigadores están ocupados planificando ensayos clínicos con muestras de gran tamaño para probar la eficacia del dispositivo en un entorno real.
“A medida que visualizamos este dispositivo como la próxima generación de dispositivos de monitoreo de tejidos profundos, los ensayos clínicos son nuestro próximo paso”, afirma Xiaoxiang Gao, becario postdoctoral en el Departamento de Nanoingeniería de UC San Diego y coautor principal del estudio.
Las ambiciones de esta tecnología no terminan en las puertas del laboratorio. El Dr. Sheng Xu, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y cofundador de Softsonics LLC, ve el potencial para la comercialización de esta tecnología de ultrasonido portátil. Imagine un mundo en el que su entrenador personal, fisioterapeuta o incluso usted mismo puedan controlar sus parámetros fisiológicos en cualquier lugar y en cualquier momento. Al hacer visible lo invisible, este parche ofrece una nueva forma de mirar dentro de nosotros mismos, volviendo el espejo hacia adentro para mejorar nuestra salud.
Los hallazgos aparecieron en la revista Nature Biotechnology.
Fuente: ZME Science.