Un nuevo parche de ultrasonido portátil que monitorea de manera no invasiva la presión arterial en las arterias profundas debajo de la piel podría ayudar a las personas a detectar problemas cardiovasculares más temprano y con mayor precisión. En pruebas, el parche funcionó tan bien como algunos métodos clínicos para medir la presión arterial.

Las aplicaciones incluyen tiempo real, monitorización continua de los cambios de presión arterial en pacientes con enfermedades cardíacas o pulmonares, así como a pacientes en estado crítico o sometidos a cirugía. El parche usa ultrasonido, por lo que podría usarse para rastrear de manera no invasiva otros signos vitales y señales fisiológicas de lugares profundos del cuerpo.

Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de California en San Diego describe su trabajo en un artículo publicado el 11 de septiembre en Ingeniería Biomédica de la Naturaleza .

"Hasta ahora, los dispositivos portátiles se han limitado a detectar señales en la superficie de la piel o justo debajo de ella. Pero esto es como ver solo la punta del iceberg, "dijo Sheng Xu, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y autor correspondiente del estudio. "Al integrar la tecnología de ultrasonido en wearables, podemos empezar a capturar muchas otras señales, eventos y actividades biológicos que se desarrollan bajo la superficie de una manera no invasiva ".

"Estamos agregando una tercera dimensión a la gama de sensores de dispositivos electrónicos portátiles, "dijo Xu, quien también está afiliado al Center for Wearable Sensors en UC San Diego.

El nuevo parche de ultrasonido puede monitorear continuamente la presión arterial central en las arterias principales a una profundidad de hasta cuatro centímetros (más de una pulgada) debajo de la piel.

Los médicos involucrados en el estudio dicen que la tecnología sería útil en varios procedimientos para pacientes hospitalizados.

"Esto tiene el potencial de ser una gran adición a la medicina cardiovascular, "dijo el Dr. Brady Huang, coautor del artículo y radiólogo de UC San Diego Health. "En el quirófano, especialmente en procedimientos cardiopulmonares complejos, Se necesita una evaluación precisa en tiempo real de la presión arterial central; aquí es donde este dispositivo tiene el potencial de reemplazar a los métodos tradicionales ".

Una alternativa conveniente a los métodos clínicos.

El dispositivo mide la presión arterial central, que difiere de la presión arterial que se mide con un manguito inflable que se coloca alrededor de la parte superior del brazo. conocida como presión arterial periférica. La presión arterial central es la presión en los vasos sanguíneos centrales, que envían sangre directamente desde el corazón a otros órganos importantes de todo el cuerpo. Los expertos médicos consideran que la presión arterial central es más precisa que la presión arterial periférica y también dicen que es mejor para predecir enfermedades cardíacas.

Por lo general, la medición de la presión arterial central no se realiza en exámenes de rutina, sin embargo. El método clínico de última generación es invasivo, que involucra un catéter insertado en un vaso sanguíneo en el brazo de un paciente, ingle o cuello y guiándolo hasta el corazón.

Existe un método no invasivo, pero no puede producir lecturas precisas de manera consistente. Implica sostener una sonda similar a un bolígrafo, llamado tonómetro, en la piel directamente encima de un vaso sanguíneo principal. Para obtener una buena lectura el tonómetro debe mantenerse estable, en el ángulo correcto y con la cantidad adecuada de presión cada vez. Pero esto puede variar entre pruebas y diferentes técnicos.

"Depende mucho del operador. Incluso con la técnica adecuada, si mueve la punta del tonómetro solo un milímetro, los datos se distorsionan. Y si empuja el tonómetro hacia abajo con demasiada fuerza, pondrá demasiada presión en el recipiente, que también afecta a los datos, "dijo el co-primer autor Chonghe Wang, estudiante de posgrado en nanoingeniería en UC San Diego. Los tonómetros también requieren que el paciente permanezca quieto, lo que dificulta la monitorización continua, y no son lo suficientemente sensibles como para obtener buenas lecturas a través del tejido graso.

El equipo dirigido por UC San Diego ha desarrollado una alternativa conveniente:una Parche de ultrasonido elástico que se puede usar en la piel y proporciona precisión, lecturas precisas de la presión arterial central cada vez, incluso cuando el usuario se está moviendo. Y aún puede obtener una buena lectura a través del tejido graso.

El parche se probó en un sujeto masculino, quien lo usó en el antebrazo, muñeca, cuello y pie. Las pruebas se realizaron tanto con el sujeto inmóvil como durante el ejercicio. Los registros recopilados con el parche fueron más consistentes y precisos que los registros de un tonómetro comercial. Las grabaciones del parche también fueron comparables a las recopiladas con una sonda de ultrasonido tradicional.

Hacer que el ultrasonido sea portátil

"Un gran avance de este trabajo es que transforma la tecnología de ultrasonido en una plataforma portátil. Esto es importante porque ahora podemos comenzar a hacer Monitoreo no invasivo de los principales vasos sanguíneos que se encuentran debajo de la piel. no solo en tejidos poco profundos, "dijo Wang.

El parche es una hoja delgada de elastómero de silicona con un patrón de lo que se llama una estructura de "isla-puente":una serie de pequeñas partes electrónicas (islas) que están conectadas por cables en forma de resorte (puentes). Cada isla contiene electrodos y dispositivos llamados transductores piezoeléctricos, que producen ondas de ultrasonido cuando la electricidad pasa a través de ellas. Los puentes que los conectan están hechos de delgados, alambres de cobre en forma de resorte. La estructura del puente de la isla permite que todo el parche se adapte a la piel y se estire, Doblar y girar sin comprometer la función electrónica.

El parche usa ondas de ultrasonido para registrar continuamente el diámetro de un vaso sanguíneo pulsado ubicado a una profundidad de hasta cuatro centímetros por debajo de la piel. Esta información luego se traduce en una forma de onda utilizando un software personalizado. Cada pico valle y muesca en la forma de onda, así como la forma general de la forma de onda, representa una actividad o evento específico en el corazón. Estas señales proporcionan mucha información detallada a los médicos que evalúan la salud cardiovascular de un paciente. Pueden usarse para predecir insuficiencia cardíaca, determinar si el suministro de sangre está bien, etc.

Próximos pasos

Los investigadores señalan que el parche aún tiene un largo camino por recorrer antes de que llegue a la clínica. Las mejoras incluyen la integración de una fuente de energía, unidades de procesamiento de datos y capacidad de comunicación inalámbrica en el parche.

"Ahora, estas capacidades deben entregarse mediante cables desde dispositivos externos. Si queremos mover esto de la mesa a la cama, tenemos que incorporar todos estos componentes, "dijo Xu.

El equipo busca colaborar con expertos en procesamiento de datos y tecnologías inalámbricas para la siguiente fase del proyecto.