Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveu um novo e aprimorado adesivo de ultrassom vestível para monitoramento contínuo e não invasivo da pressão arterial. Este trabalho representa um marco significativo, pois o dispositivo é o primeiro sensor vestível de ultrassom para pressão arterial a passar por uma validação clínica rigorosa e abrangente em mais de 100 pacientes.
A tecnologia, publicada na Nature Biomedical Engineering, tem o potencial de melhorar a qualidade do monitoramento da saúde cardiovascular tanto em clínicas quanto em casa.
“As medições tradicionais de pressão arterial com o uso de um manguito, que se limitam a fornecer valores pontuais, podem deixar de captar padrões críticos. Nosso adesivo vestível oferece um fluxo contínuo de dados de ondas de pressão arterial, permitindo revelar tendências detalhadas nas flutuações da pressão arterial”, explicou Sai Zhou, coautor principal do estudo, que recentemente concluiu seu doutorado em ciência e engenharia de materiais na Escola de Engenharia Jacobs da UC San Diego.
O adesivo é um dispositivo macio e flexível, do tamanho aproximado de um selo postal, que adere à pele. Quando usado no antebraço, oferece leituras precisas e em tempo real da pressão arterial nas profundezas do corpo. Ele é feito de um elastômero de silicone que abriga uma matriz de pequenos transdutores piezoelétricos, dispostos entre eletrodos de cobre flexíveis. Esses transdutores transmitem e recebem ondas de ultrassom que rastreiam mudanças no diâmetro dos vasos sanguíneos, convertendo-as em valores de pressão arterial.
Melhorias tecnológicas em ultrassom vestível
O adesivo de ultrassom vestível é uma evolução de um protótipo anterior desenvolvido pelo laboratório de Sheng Xu, professor no Departamento Aiiso Yufeng Li de Engenharia Química e Nanoengenharia da UC San Diego. Os pesquisadores reprojetaram o adesivo com duas melhorias principais para otimizar seu desempenho no monitoramento contínuo da pressão arterial.
Primeiramente, os transdutores piezoelétricos foram posicionados mais próximos uns dos outros, permitindo uma cobertura maior e uma melhor focalização em artérias menores, como as artérias braquial e radial, que têm maior relevância clínica. Em segundo lugar, foi adicionada uma camada de suporte para amortecer vibrações redundantes dos transdutores, resultando em maior clareza do sinal e maior precisão no rastreamento das paredes arteriais.
Em testes, o dispositivo apresentou resultados comparáveis aos de um manguito de pressão arterial e de outro dispositivo clínico chamado linha arterial, que é um sensor inserido em uma artéria para monitoramento contínuo da pressão arterial. Embora a linha arterial seja o padrão-ouro para medições de pressão arterial em unidades de terapia intensiva e salas de cirurgia, ela é altamente invasiva, limita a mobilidade do paciente e pode causar dor ou desconforto. O adesivo oferece uma alternativa mais simples e confiável, conforme demonstrado em testes de validação realizados em pacientes submetidos a procedimentos de linha arterial em laboratórios de cateterismo cardíaco e unidades de terapia intensiva.
Validação clínica abrangente
Os pesquisadores realizaram testes extensivos para validar a segurança e a precisão do adesivo. Um total de 117 participantes participou de estudos que avaliaram a pressão arterial em uma ampla variedade de atividades e ambientes. Em um conjunto de testes, sete participantes usaram o adesivo durante atividades diárias, como pedalar, levantar um braço ou perna, realizar cálculos mentais, meditar, fazer refeições e consumir bebidas energéticas. Em outro grupo maior, composto por 85 participantes, o adesivo foi testado durante mudanças de postura, como a transição de sentado para em pé. Os resultados do adesivo mostraram uma correspondência próxima aos obtidos com manguitos de pressão arterial em todos os testes.
A capacidade do adesivo de monitorar continuamente a pressão arterial foi avaliada em 21 pacientes em um laboratório de cateterismo cardíaco e em quatro pacientes que foram internados na unidade de terapia intensiva após cirurgia. As medições do adesivo corresponderam de perto aos resultados da linha arterial, destacando seu potencial como uma alternativa não invasiva.
“Um grande avanço deste trabalho é o quão minuciosamente validamos essa tecnologia, graças ao trabalho de nossos colaboradores médicos”, disse Xu. “A pressão arterial pode variar bastante dependendo de fatores como síndrome do jaleco branco, hipertensão mascarada, atividades diárias ou uso de medicamentos, o que dificulta um diagnóstico preciso ou o gerenciamento do tratamento. Por isso, foi tão importante para nós testar este dispositivo em uma grande variedade de ambientes reais e clínicos. Muitos estudos sobre dispositivos vestíveis pulam essas etapas durante o desenvolvimento, mas nós fizemos questão de cobrir tudo.”
Próximos passos
A equipe de pesquisa está se preparando para ensaios clínicos em larga escala e planeja integrar aprendizado de máquina para melhorar ainda mais as capacidades do dispositivo. Também estão em andamento esforços para validar uma versão sem fio e com bateria, para uso prolongado e integração contínua com os sistemas hospitalares existentes.
Artigo:: “Clinical validation of a wearable ultrasound blood pressure sensor.” Co-autores incluem Sai Zhou, Geonho Park, Katherine Longardner, Muyang Lin, Baiyan Qi, Xinyi Yang, Xiaoxiang Gao, Hao Huang, Xiangjun Chen, Yizhou Bian, Hongjie Hu, Ray S. Wu, Wentong Yue, Mohan Li, Chengchangfeng Lu, Ruotao Wang, Siyu Qin, Isac Thomas, Benjamin Smarr, Erik B. Kistler, Belal Al Khiami, Irene Litvan e Sheng Xu, UC San Diego; e Esra Tasali e Theodore Karrison, The University of Chicago.
Esses autores contribuíram igualmente para este trabalho.
Este trabalho foi apoiado pelo Wellcome Trust Innovator Award (WT215841/Z/19/Z) e pelos National Institutes of Health (1 R01 EB3346401).
Todos os experimentos biológicos foram realizados de acordo com as diretrizes éticas dos National Institutes of Health e com a aprovação dos Comitês de Revisão Institucional da Universidade da Califórnia em San Diego.
