Notícia

Novo sensor elástico vestível pode processar e prever dados de saúde

Dr. Huanyu 'Larry' Cheng, Penn State

Fonte

Escola de Engenharia da Universidade Estadual da Pensilvânia

Data

quinta-feira, 21 dezembro 2023 11:30

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Ciência de Dados. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Fonoaudiologia. Inteligência Artificial. Processamento de Sinais. Sistemas de Controle. Telemedicina.

Sensores médicos vestíveis abriram portas para monitoramento remoto da saúde e avaliação de tratamentos. Mas fazer diagnósticos e planos de tratamento rapidamente com base em muitos dados – como movimentos musculares, frequência cardíaca, respiração ou fala e deglutição – pode ser difícil para os profissionais de saúde.

Recentemente, engenheiros criaram uma plataforma de aprendizado de máquina que pode analisar e prever com mais eficiência os dados coletados por sensores vestíveis, conforme relatado na revista científica Nature Communications. Eles aplicaram a plataforma a um novo sensor vestível elástico que pode ser adesivado na garganta e que registra vibrações e impulsos musculares elétricos da área do pescoço para monitorar a fala e os padrões de deglutição do usuário.

“Dispositivos macios e elásticos na garganta são necessários no mercado de saúde para monitorar continuamente os movimentos musculares e de deglutição de pacientes com problemas de garganta para diagnosticá-los e tratá-los adequadamente”, disse o Dr. Huanyu ‘Larry’ Cheng, pesquisador principal e professor de Ciência e Engenharia de Materiais na Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State). “Os dispositivos atualmente em uso fornecem apenas informações limitadas sobre a condição de saúde do paciente e são volumosos e desconfortáveis”.

O adesivo vestível é composto por uma interface de hidrogel composto,  projetada para suportar os movimentos do usuário na superfície da pele, mantendo uma boa qualidade de sinal, de acordo com o professor Cheng. O material de hidrogel insolúvel é flexível e fácil de aplicar e remover.

“O hidrogel pode interagir diretamente com a pele e fornecer uma propriedade condutora para os sensores”, disse o professor Cheng.

O sensor de hidrogel coleta dados de vibrações e movimentos musculares para alimentar um algoritmo de aprendizado de máquina para análise, de acordo com o Dr. Libo Gao, um dos coautores principais e professor do Instituto de Ciência e Tecnologia Micro-Nano da Universidade Xiamen, China. Após a coleta e análise dos dados, os dados são enviados para uma interface de nuvem personalizada, onde os prestadores de cuidados de saúde podem acessá-los remotamente.

“Os dados do paciente são coletados pelo adesivo em diferentes frequências, dependendo do tipo de estatística, como deglutição, fala ou respiração”, disse o Dr. Libo Gao. “O algoritmo agrupa as quatro frequências em uma saída simplificada, o que torna os dados muito mais úteis para os prestadores de cuidados de saúde analisarem e julgarem rapidamente.”

O algoritmo tem capacidades adaptativas e funções de memória, o que significa que, depois de coletar os dados do movimento da garganta do paciente por um minuto e treinar off-line por três horas, ele pode prever os dados do paciente com mais de 90% de precisão, de acordo com o Dr. Libo Gao.

Os médicos podem usar os dados preditivos para informar diagnósticos mais precocemente, bem como prever como os tratamentos podem funcionar, destacou o professor Cheng.

“O aprendizado de máquina adaptativo também pode ajudar a explicar as diferenças individuais nos dados entre uma grande população, para que os pesquisadores possam fazer inferências sobre a saúde de uma grande população com base em conjuntos de dados individuais”, concluiu o professor Cheng.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola de Engenharia da Universidade Estadual da Pensilvânia (em inglês).

Fonte: Mariah R. Lucas, escola de Engenharia da Penn State. Imagem: sensor vestível flexível. Fonte: Dr. Huanyu ‘Larry’ Cheng, Penn State.

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