Notícia

Ultrassom em adesivo vestível permite monitoramento contínuo e não invasivo do fluxo sanguíneo cerebral

David Baillot, Escola de Engenharia da Universidade da Califórnia em San Diego

Fonte

UCSD | Universidade da Califórnia em San Diego

Data

terça-feira, 28 maio 2024 12:50

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biologia. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Física Médica. Informática Médica. Medicina. Neurociências. Neurologia. Processamento de Sinais.

Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), nos Estados Unidos, desenvolveram um adesivo de ultrassom vestível que pode oferecer monitoramento contínuo e não invasivo do fluxo sanguíneo no cérebro. O adesivo macio e elástico pode ser usado confortavelmente na têmpora para fornecer dados tridimensionais sobre o fluxo sanguíneo cerebral – uma inovação em tecnologia vestível.

Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Sheng Xu, professor do Departamento de Engenharia Química e Nanoengenharia da Escola de Engenharia da UCSD, publicou a nova tecnologia recentemente na revista científica Nature.

O ultrassom em adesivo vestível marca um salto significativo em relação ao padrão clínico atual, chamado ultrassom Doppler transcraniano. Este método requer que um técnico treinado segure uma sonda de ultrassom contra a cabeça do paciente. O processo tem suas desvantagens, no entanto. Depende do operador, portanto a precisão da medição pode variar de acordo com a habilidade do operador e também é impraticável para uso em longo prazo.

A equipe do professor Xu desenvolveu um dispositivo que supera esses obstáculos. O adesivo de ultrassom vestível oferece uma solução consistente e confortável que pode ser usada continuamente durante a internação do paciente.

“A capacidade de monitoramento contínuo do patch aborda uma lacuna crítica nas práticas clínicas atuais”, disse Sai Zhou, coautor do estudo e doutorando em Ciência dos Materiais no laboratório do professor Xu. “Normalmente, o fluxo sanguíneo cerebral é monitorado em horários específicos do dia, e essas medições não refletem necessariamente o que pode acontecer durante o resto do dia. Pode haver flutuações não detectadas entre as medições. Se um paciente estiver prestes a sofrer um acidente vascular cerebral no meio da noite, este dispositivo poderá oferecer informações cruciais para uma intervenção oportuna”.

Os pacientes que estão sendo submetidos e se recuperando de uma cirurgia cerebral também podem se beneficiar desta tecnologia, observou Geonho Park, também coautor do estudo e doutorando no laboratório de Xu.

O adesivo, aproximadamente do tamanho de um selo postal, é construído a partir de um elastômero de silicone incorporado a várias camadas de componentes eletrônicos elásticos. Uma camada consiste em um conjunto de pequenos transdutores piezoelétricos, que produzem ondas de ultrassom quando estimulados eletricamente e recebem ondas de ultrassom refletidas no cérebro. Outro componente importante é uma camada de malha de cobre – feita de fios em forma de mola – que melhora a qualidade do sinal, minimizando a interferência do corpo e do ambiente do usuário. O resto das camadas consistem em eletrodos extensíveis.

Durante o uso, o adesivo é conectado por meio de cabos a uma fonte de alimentação e a um computador. Para obter monitoramento 3D, os pesquisadores integraram imagens de ultrassom ultrarrápidas ao sistema. Ao contrário do ultrassom padrão, que captura cerca de 30 imagens por segundo, a imagem ultrarrápida captura milhares de imagens por segundo. Esta alta taxa de quadros é necessária para a coleta de dados robustos dos transdutores piezoelétricos no patch, que de outra forma sofreriam com baixa intensidade de sinal devido à forte reflexão do crânio.

Os dados são então pós-processados usando algoritmos personalizados para reconstruir informações 3D, como tamanho, ângulo e posição das principais artérias do cérebro.

“A vasculatura cerebral é uma estrutura complexa com múltiplos vasos ramificados. Você precisa de um dispositivo capaz de capturar essas informações tridimensionais para obter a imagem completa e obter medições mais precisas”, disse Xinyi Yang, coautora do estudo e também doutoranda no laboratório do professor Xu.

No estudo, o adesivo foi testado em 36 voluntários saudáveis quanto à sua capacidade de medir velocidades de fluxo sanguíneo – pico sistólico, fluxo médio e velocidades diastólicas finais – nas principais artérias do cérebro. Os participantes se envolveram em atividades que afetam o fluxo sanguíneo, como segurar as mãos, prender a respiração e ler. As medições do adesivo corresponderam estreitamente às obtidas com uma sonda de ultrassom convencional.

Em seguida, os pesquisadores planejam colaborar com médicos da Faculdade de Medicina da UCSD para testar o adesivo em pacientes com condições neurológicas que afetam o fluxo sanguíneo cerebral.

O professor Sheng Xu é cofundador de uma startup chamada Softsonics para comercializar a tecnologia.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em San Diego (em inglês).

Fonte: Liezel Labios, UCSD. Imagem: ultrassom em adesivo vestível. Fonte: David Baillot, Escola de Engenharia da Universidade da Califórnia em San Diego.

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