Un equipo interdisciplinario de la Universidad Northwestern ha desarrollado un par de Sensores inalámbricos flexibles que reemplazan la maraña de sensores basados ​​en cables que actualmente monitorean a los bebés en las unidades de cuidados intensivos neonatales (UCIN) de los hospitales y representan una barrera para los abrazos y el vínculo físico entre padres y bebés.

El equipo completó recientemente una serie de primeros estudios en humanos sobre bebés prematuros en el Hospital de Mujeres Prentice y el Hospital de Niños Ann &Robert H. Lurie de Chicago. Los investigadores concluyeron que los sensores inalámbricos proporcionaron datos tan precisos y exactos como los de los sistemas de monitoreo tradicionales. Los parches inalámbricos también son más suaves para la piel frágil del recién nacido y permiten un mayor contacto piel con piel con los padres. Los sensores existentes deben fijarse con adhesivos que pueden dejar cicatrices y ampollas en la piel de los recién nacidos prematuros.

El estudio, involucrando a científicos de materiales, ingenieros dermatólogos y pediatras se publicará el 1 de marzo en la revista Ciencias .

El estudio incluye datos iniciales de más de 20 bebés que usaban los sensores inalámbricos junto con los sistemas de monitoreo tradicionales. para que los investigadores de Northwestern pudieran hacer una comparación cuantitativa. Desde entonces, el equipo ha realizado pruebas con éxito con más de 70 bebés en la UCIN.

"Queríamos eliminar el nido de alambres y los adhesivos agresivos asociados con los sistemas de hardware existentes y reemplazarlos por algo más seguro, más centrado en el paciente y más compatible con la interacción entre padres e hijos, "dijo John A. Rogers, un pionero de la bioelectrónica, quien lideró el desarrollo de la tecnología. "Pudimos reproducir toda la funcionalidad que los sensores de cable actuales brindan con precisión de grado clínico. Nuestra tecnología inalámbrica, sin batería, Los dispositivos similares a la piel no renuncian a nada en términos de rango de medición, exactitud y precisión, e incluso proporcionan mediciones avanzadas que son clínicamente importantes pero que no se recopilan habitualmente ".

Rogers es profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick y profesor de cirugía neurológica en la Escuela de Medicina Feinberg. Codirigió la investigación con la Dra. Amy Paller, presidente del departamento de dermatología, Walter J. Hamlin Profesor de Dermatología y profesor de pediatría en Feinberg, y el Dr. Shuai (Steve) Xu, instructor de dermatología en Feinberg y dermatólogo de Northwestern Medicine.

Cortando los cordones

La masa de cables que rodea a los recién nacidos en la UCIN suele ser más grande que los propios bebés. Típicamente, cinco o seis cables conectan los electrodos de cada bebé a los monitores de respiración, presión arterial, oxígeno en sangre, latido del corazón y más. Aunque estos cables garantizan la salud y la seguridad, restringen los movimientos del bebé y representan una barrera importante para la vinculación física durante un período crítico de desarrollo.

"Sabemos que el contacto piel a piel es muy importante para los recién nacidos, especialmente aquellos que están enfermos o son prematuros, "dijo Paller, dermatólogo pediátrico en Lurie Children's. "Se ha demostrado que reduce el riesgo de complicaciones pulmonares, problemas e infecciones del hígado. Todavía, cuando tienes cables por todas partes y el bebé está atado a una cama, es muy difícil establecer contacto piel a piel ".

Nueva madre frustrada por la incapacidad de sostener a su recién nacido

La nueva madre Taschana Taylor está familiarizada con esa frustración. Después de una cesárea de emergencia, Grace, la hija de Taylor, fue trasladada de urgencia a la UCIN, donde permaneció durante tres semanas. Desesperado por vincularse con su nuevo bebé, Taylor y su esposo se sintieron exhaustos al navegar por los cables para brindarle a Grace la atención más básica. Grace se encuentra entre los 70 bebés que han participado en el estudio de comparación de lado a lado hasta ahora.

"Tratando de alimentarla, cambiarla, envolverla abrazarla y moverse con ella con los cables era difícil, Taylor dijo. Si no tuviera cables, podríamos dar un paseo juntos por la habitación. Habría hecho que toda la experiencia fuera más agradable ".

Estresante y difícil de sacar al bebé de la cuna

"Los giros por los que deben pasar los padres y las enfermeras solo para sacar al bebé de la cuna son asombrosos, "dijo el coautor, el Dr. Aaron Hamvas, el profesor Raymond y Hazel Speck Berry de neonatología en Feinberg y jefe de división de neonatología en Lurie Children's.

"Los cables suben al monitor, hasta el bebé, tal vez pasando por agujeros en una incubadora, "Dijo Hamvas." Las enfermeras y los padres intentan que los bebés estén bien atados, para que no tiren accidentalmente nada de ellos o de la pared. Es muy, muy engorroso y estresante. Si el bebé estuviera totalmente libre de trabas, sería tremendamente más eficiente y menos propenso a problemas ".

"Cualquiera que haya tenido la experiencia de ingresar a una UCIN se da cuenta de inmediato de lo pequeños que son los bebés, y cuántos cables y electrodos están conectados a ellos, "dijo la coautora, la Dra. Debra Weese-Mayer, la profesora Beatrice Cummings Mayer de Medicina Autonómica Pediátrica en Feinberg y jefa de Medicina Autonómica Pediátrica en Lurie Children's. "La oportunidad de pasar a la tecnología inalámbrica tiene un enorme potencial para reducir la carga de las enfermeras, para los bebés y para los padres ".

Ir más allá de las posibilidades actuales

Los beneficios de la nueva tecnología del equipo de Northwestern van más allá de la falta de cables, midiendo más de lo que es posible con los estándares clínicos actuales.

Los sensores inalámbricos duales monitorean los signos vitales de los bebés:frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y temperatura corporal:desde los extremos opuestos del cuerpo. Un sensor se coloca sobre el pecho o la espalda del bebé, mientras que el otro sensor se envuelve alrededor de un pie. (El sensor de pecho mide 5 centímetros por 2,5 centímetros; el sensor de pie mide 2,5 centímetros por 2 centímetros. Cada sensor pesa aproximadamente lo mismo que una gota de lluvia). Esta estrategia permite a los médicos recopilar la temperatura central de un bebé, así como la temperatura corporal de un dispositivo periférico. región.

"Las diferencias de temperatura entre el pie y el tórax tienen una gran importancia clínica para determinar el flujo sanguíneo y la función cardíaca, ", Dijo Rogers." Eso es algo que no se hace comúnmente en la actualidad ".

Los médicos también pueden medir la presión arterial mediante un seguimiento continuo cuando el pulso sale del corazón y llega al pie. En la actualidad, no existe una buena manera de obtener una medición confiable de la presión arterial. Un brazalete de presión arterial puede magullar o dañar la frágil piel de un bebé. La otra opción es insertar un catéter en una arteria, lo cual es complicado debido al pequeño diámetro de los vasos sanguíneos de un recién nacido prematuro. También presenta un riesgo de infección, coagulación e incluso la muerte.

"Nos falta una gran cantidad de información sobre la posibilidad de que haya variaciones en la presión arterial a lo largo del día, ", Dijo Hamvas." Estas variaciones en la presión arterial pueden tener un impacto significativo en los resultados ".

El dispositivo también podría ayudar a llenar los vacíos de información que existen durante el contacto piel a piel. Si los médicos pueden seguir midiendo los signos vitales de los bebés mientras están en brazos de sus padres, podrían aprender más sobre cuán crítico podría ser este contacto.

Transparente y compatible con imágenes, los sensores también se pueden usar durante las radiografías, Resonancias magnéticas y tomografías computarizadas. "Los cables no son solo un impedimento físico para interactuar con el bebé, sino que también interrumpen las imágenes si se dejan en su lugar, ", Dijo Paller." La tecnología ha sido desarrollada para que pueda tomar imágenes con los sensores en su lugar y continuar monitoreando al bebé ".

Salvar la piel 'increíblemente frágil'

El brazalete de presión arterial no es la única parte potencialmente dañina de la tecnología actual. Muchos bebés prematuros sufren lesiones en la piel debido a la cinta adhesiva que adhiere los cables al cuerpo. La cinta puede causar irritación de la piel, ampollas y, por último, infecciones. En algunos casos, este daño puede provocar cicatrices de por vida.

"La piel de los bebés prematuros no está completamente desarrollada, por lo que es increíblemente frágil "Dijo Paller." De hecho, el grosor de la piel en los bebés prematuros se reduce aproximadamente en un 40 por ciento. Cuanto más prematuro te vuelves, cuanto más frágil se vuelve la piel. Eso significa que tenemos que tener mucho cuidado ".

El equipo de Northwestern ha estudiado a 70 bebés en la UCIN hasta el momento y no encontró signos de daño en la piel de los sensores inalámbricos. El secreto para salvar la piel del sensor radica en su naturaleza liviana, geometría fina y mecánica blanda. El dispositivo delgado como el papel está hecho de biocompatible, Silicona elástica suave que incorpora una colección de pequeños componentes electrónicos conectados con cables en forma de resorte que se mueven y se flexionan con el cuerpo.

Rogers trabajó con su colaborador desde hace mucho tiempo y experto en mecánica teórica y electrónica extensible, Yonggang Huang, para llegar a un diseño óptimo. Huang es profesor Walter P. Murphy de Ingeniería Civil y Ambiental e Ingeniería Mecánica y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela McCormick de Northwestern.

"Si miras hacia atrás a la década de 1960, El enfoque básico para monitorear a los bebés es esencialmente el mismo que el actual, "Dijo Rogers." Son sensores grabados, cables a cajas externas de electrónica. Eso es todo lo que se ha hecho.

"La fuerza del adhesivo requerido para mantener nuestro dispositivo liviano sobre la piel es mucho menor que la de los tipos de adhesivos necesarios para mantener una interfaz entre un sensor cableado y una caja externa, "Rogers continuó." No hemos visto efectos secundarios adversos en nuestro estudio, ni siquiera un indicio de lesión en la piel, incluso en los bebés más frágiles ".

El sensor inalámbrico se comunica a través de un transmisor colocado debajo del colchón de la cuna. Usando frecuencias de radio de la misma fuerza que las de las etiquetas RFID, la antena transmite datos a pantallas en la estación de enfermeras. Aunque se puede esterilizar y reutilizar, el sensor es lo suficientemente barato (alrededor de $ 10) que simplemente puede desecharse después de 24 horas y reemplazarse por uno nuevo para eliminar cualquier riesgo de infección.

¿Cuándo aparecerán los sensores inalámbricos en los hospitales de EE. UU.?

Rogers estima que sus sensores inalámbricos aparecerán en los hospitales estadounidenses dentro de los próximos dos o tres años. Con el apoyo de dos importantes organizaciones sin fines de lucro, El equipo de Rogers espera enviar sensores a decenas de miles de familias en países en desarrollo durante el próximo año como parte de un esfuerzo internacional.

"Estamos orgullosos del hecho de que esta tecnología no se limita solo a las UCIN avanzadas en los países desarrollados, ", Dijo Xu." La tecnología se puede adaptar con una modificación mínima para entornos de bajos recursos ".