Science: sistemas eletrônicos epidérmicos sem fio com análise por sensores para cuidados de terapia intensiva neonatal
Os cuidados neonatais, particularmente para bebês1 prematuros, é complicado pela fragilidade dos neonatos2 e pela necessidade de um grande número de sensores conectados aos seus minúsculos corpos.
Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram um par de sensores que apenas requer água para aderir à pele3 e permite o monitoramento sem restrições dos principais sinais vitais4. O processamento de dados permitiu uma comunicação wireless eficiente usando protocolos padrão. A ausência de cabos facilita o manuseio dos bebês1 e permite o contato direto entre eles e seus pais ou cuidadores.
Em unidades de terapia intensiva5 neonatal (UTINs), o monitoramento contínuo dos sinais vitais4 é essencial, particularmente em casos de prematuridade grave. As plataformas atuais de monitoramento exigem várias interfaces rígidas para a pele3 frágil e subdesenvolvida de um recém-nascido e, em alguns casos, procedimentos invasivos em suas delicadas artérias6.
Essas plataformas e suas interfaces com fio apresentam riscos de lesão7 iatrogênica8 da pele3, criam barreiras físicas para a ligação pele3-a-pele3 parental/neonatal e frustram até mesmo tarefas clínicas básicas. As tecnologias que contornam essas limitações e fornecem recursos avançados e adicionais de monitoramento fisiológico9 solucionam diretamente uma necessidade clínica não atendida de uma população altamente vulnerável.
Neste trabalho foi relatada a realização dessa classe de tecnologia de monitoramento de UTIN, incorporada a um par de dispositivos que, quando usados de forma sincronizada no tempo, podem reconstruir informações completas de sinais vitais4 com precisão clínica. Um dispositivo é montado no peito14 para captar eletrocardiogramas (ECGs); o outro repousa sobre a base do pé para registrar simultaneamente fotopletismogramas (PPGs).
Esse sistema binodal captura e transmite continuamente os dados de temperatura da pele3, de ECG e PPG (de cada dispositivo) produzindo medições da frequência cardíaca, variabilidade da frequência cardíaca, frequência respiratória, oxigenação do sangue15 e tempo de chegada do pulso como substituto da pressão arterial sistólica16. Testes bem-sucedidos em neonatos2 com idade gestacional variando de 28 semanas até o termo demonstram toda a gama de funções em duas UTINs de nível III.
As características finas e leves desses dispositivos sem fio permitem interfaces com a pele3 mediadas por forças que são quase uma ordem de grandeza menores do que aquelas associadas a adesivos usados nos hardwares convencionais na UTIN, isto reduz consideravelmente o potencial de lesões17 iatrogênicas18.
Os avanços descritos oferecem detecção multiponto de temperatura e rastreamento contínuo da pressão arterial19, interfaces dispositivo-pele3 e compatibilidade com imagens médicas. Ao eliminar as conexões com fio, essas plataformas também facilitam o contato terapêutico pele3 a pele3 entre neonatos2 e seus pais, o que ajuda a estabilizar os sinais vitais4, reduzir a morbidade20 e promover o vínculo parental.
Além de serem usados em hospitais avançados, esses sistemas também oferecem recursos econômicos com potencial relevância para a saúde21 global.
Fonte: Science, 1º de março de 2019, volume 363, número 6430.
Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram um par de sensores que apenas requer água para aderir à pele3 e permite o monitoramento sem restrições dos principais sinais vitais4. O processamento de dados permitiu uma comunicação wireless eficiente usando protocolos padrão. A ausência de cabos facilita o manuseio dos bebês1 e permite o contato direto entre eles e seus pais ou cuidadores.
Em unidades de terapia intensiva5 neonatal (UTINs), o monitoramento contínuo dos sinais vitais4 é essencial, particularmente em casos de prematuridade grave. As plataformas atuais de monitoramento exigem várias interfaces rígidas para a pele3 frágil e subdesenvolvida de um recém-nascido e, em alguns casos, procedimentos invasivos em suas delicadas artérias6.
Essas plataformas e suas interfaces com fio apresentam riscos de lesão7 iatrogênica8 da pele3, criam barreiras físicas para a ligação pele3-a-pele3 parental/neonatal e frustram até mesmo tarefas clínicas básicas. As tecnologias que contornam essas limitações e fornecem recursos avançados e adicionais de monitoramento fisiológico9 solucionam diretamente uma necessidade clínica não atendida de uma população altamente vulnerável.
Saiba mais sobre "Prematuridade" e "Iatrogenia".Agora é possível fabricar sistemas de monitoramento de sinais vitais4 sem fio e sem baterias baseados em módulos de medição ultrafinos, semelhantes à pele3. Esses dispositivos podem ter uma interface suave e não invasiva na pele3 de neonatos2 com idades gestacionais até a beira da viabilidade. Quatro avanços essenciais na ciência da engenharia servem de base para essa tecnologia:
- Esquemas para transferência de energia sem fio, detecção de baixo ruído e comunicação de dados de alta velocidade por meio de uma única ligação de radiofrequência com absorção insignificante em tecidos biológicos.
- Algoritmos eficientes para análise de dados em tempo real, processamento de sinais10 e modulação de linha de base dinâmica implementados nas próprias plataformas de sensores.
- Estratégias para streaming sincronizado no tempo de dados sem fio de dois dispositivos separados (transmissão sincronizada).
- Projetos que permitam a inspeção11 visual da interface da pele3, ao mesmo tempo em que permitem imagens de ressonância magnética12 e de radiografias do neonato13.
Neste trabalho foi relatada a realização dessa classe de tecnologia de monitoramento de UTIN, incorporada a um par de dispositivos que, quando usados de forma sincronizada no tempo, podem reconstruir informações completas de sinais vitais4 com precisão clínica. Um dispositivo é montado no peito14 para captar eletrocardiogramas (ECGs); o outro repousa sobre a base do pé para registrar simultaneamente fotopletismogramas (PPGs).
Esse sistema binodal captura e transmite continuamente os dados de temperatura da pele3, de ECG e PPG (de cada dispositivo) produzindo medições da frequência cardíaca, variabilidade da frequência cardíaca, frequência respiratória, oxigenação do sangue15 e tempo de chegada do pulso como substituto da pressão arterial sistólica16. Testes bem-sucedidos em neonatos2 com idade gestacional variando de 28 semanas até o termo demonstram toda a gama de funções em duas UTINs de nível III.
As características finas e leves desses dispositivos sem fio permitem interfaces com a pele3 mediadas por forças que são quase uma ordem de grandeza menores do que aquelas associadas a adesivos usados nos hardwares convencionais na UTIN, isto reduz consideravelmente o potencial de lesões17 iatrogênicas18.
Os avanços descritos oferecem detecção multiponto de temperatura e rastreamento contínuo da pressão arterial19, interfaces dispositivo-pele3 e compatibilidade com imagens médicas. Ao eliminar as conexões com fio, essas plataformas também facilitam o contato terapêutico pele3 a pele3 entre neonatos2 e seus pais, o que ajuda a estabilizar os sinais vitais4, reduzir a morbidade20 e promover o vínculo parental.
Além de serem usados em hospitais avançados, esses sistemas também oferecem recursos econômicos com potencial relevância para a saúde21 global.
Leia sobre "Gravidez22 de risco", "Gravidez22 gemelar", "Baixo peso ao nascer" e "Parto prematuro".
Fonte: Science, 1º de março de 2019, volume 363, número 6430.
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