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Science: sistemas eletrônicos epidérmicos sem fio com análise por sensores para cuidados de terapia intensiva neonatal

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Os cuidados neonatais, particularmente para bebês1 prematuros, é complicado pela fragilidade dos neonatos2 e pela necessidade de um grande número de sensores conectados aos seus minúsculos corpos.

Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram um par de sensores que apenas requer água para aderir à pele3 e permite o monitoramento sem restrições dos principais sinais vitais4. O processamento de dados permitiu uma comunicação wireless eficiente usando protocolos padrão. A ausência de cabos facilita o manuseio dos bebês1 e permite o contato direto entre eles e seus pais ou cuidadores.

Em unidades de terapia intensiva5 neonatal (UTINs), o monitoramento contínuo dos sinais vitais4 é essencial, particularmente em casos de prematuridade grave. As plataformas atuais de monitoramento exigem várias interfaces rígidas para a pele3 frágil e subdesenvolvida de um recém-nascido e, em alguns casos, procedimentos invasivos em suas delicadas artérias6.

Essas plataformas e suas interfaces com fio apresentam riscos de lesão7 iatrogênica8 da pele3, criam barreiras físicas para a ligação pele3-a-pele3 parental/neonatal e frustram até mesmo tarefas clínicas básicas. As tecnologias que contornam essas limitações e fornecem recursos avançados e adicionais de monitoramento fisiológico9 solucionam diretamente uma necessidade clínica não atendida de uma população altamente vulnerável.

Saiba mais sobre "Prematuridade" e "Iatrogenia".

Agora é possível fabricar sistemas de monitoramento de sinais vitais4 sem fio e sem baterias baseados em módulos de medição ultrafinos, semelhantes à pele3. Esses dispositivos podem ter uma interface suave e não invasiva na pele3 de neonatos2 com idades gestacionais até a beira da viabilidade. Quatro avanços essenciais na ciência da engenharia servem de base para essa tecnologia:

  1. Esquemas para transferência de energia sem fio, detecção de baixo ruído e comunicação de dados de alta velocidade por meio de uma única ligação de radiofrequência com absorção insignificante em tecidos biológicos.
  2. Algoritmos eficientes para análise de dados em tempo real, processamento de sinais10 e modulação de linha de base dinâmica implementados nas próprias plataformas de sensores.
  3. Estratégias para streaming sincronizado no tempo de dados sem fio de dois dispositivos separados (transmissão sincronizada).
  4. Projetos que permitam a inspeção11 visual da interface da pele3, ao mesmo tempo em que permitem imagens de ressonância magnética12 e de radiografias do neonato13.

Os sistemas resultantes podem ser muito menores em tamanho, mais leves e menos traumáticos para a pele3 do que qualquer alternativa existente.

Neste trabalho foi relatada a realização dessa classe de tecnologia de monitoramento de UTIN, incorporada a um par de dispositivos que, quando usados de forma sincronizada no tempo, podem reconstruir informações completas de sinais vitais4 com precisão clínica. Um dispositivo é montado no peito14 para captar eletrocardiogramas (ECGs); o outro repousa sobre a base do pé para registrar simultaneamente fotopletismogramas (PPGs).

Esse sistema binodal captura e transmite continuamente os dados de temperatura da pele3, de ECG e PPG (de cada dispositivo) produzindo medições da frequência cardíaca, variabilidade da frequência cardíaca, frequência respiratória, oxigenação do sangue15 e tempo de chegada do pulso como substituto da pressão arterial sistólica16. Testes bem-sucedidos em neonatos2 com idade gestacional variando de 28 semanas até o termo demonstram toda a gama de funções em duas UTINs de nível III.

As características finas e leves desses dispositivos sem fio permitem interfaces com a pele3 mediadas por forças que são quase uma ordem de grandeza menores do que aquelas associadas a adesivos usados nos hardwares convencionais na UTIN, isto reduz consideravelmente o potencial de lesões17 iatrogênicas18.

Os avanços descritos oferecem detecção multiponto de temperatura e rastreamento contínuo da pressão arterial19, interfaces dispositivo-pele3 e compatibilidade com imagens médicas. Ao eliminar as conexões com fio, essas plataformas também facilitam o contato terapêutico pele3 a pele3 entre neonatos2 e seus pais, o que ajuda a estabilizar os sinais vitais4, reduzir a morbidade20 e promover o vínculo parental.

Além de serem usados em hospitais avançados, esses sistemas também oferecem recursos econômicos com potencial relevância para a saúde21 global.

Leia sobre "Gravidez22 de risco", "Gravidez22 gemelar", "Baixo peso ao nascer" e "Parto prematuro".

 

Fonte: Science, 1º de março de 2019, volume 363, número 6430.

 

NEWS.MED.BR, 2019. Science: sistemas eletrônicos epidérmicos sem fio com análise por sensores para cuidados de terapia intensiva neonatal. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1337033/science-sistemas-eletronicos-epidermicos-sem-fio-com-analise-por-sensores-para-cuidados-de-terapia-intensiva-neonatal.htm>. Acesso em: 23 abr. 2019.

Complementos

1 Bebês: Lactentes. Inclui o período neonatal e se estende até 1 ano de idade (12 meses).
2 Neonatos: Refere-se a bebês nos seus primeiros 28 dias (mês) de vida. O termo “recentemente-nascido“ refere-se especificamente aos primeiros minutos ou horas que se seguem ao nascimento. Esse termo é utilizado para enfocar os conhecimentos e treinamento da ressuscitação imediatamente após o nascimento e durante as primeiras horas de vida.
3 Pele: Camada externa do corpo, que o protege do meio ambiente. Composta por DERME e EPIDERME.
4 Sinais vitais: Conjunto de variáveis fisiológicas que são pressão arterial, freqüência cardíaca, freqüência respiratória e temperatura corporal.
5 Terapia intensiva: Tratamento para diabetes no qual os níveis de glicose são mantidos o mais próximo do normal possível através de injeções freqüentes ou uso de bomba de insulina, planejamento das refeições, ajuste em medicamentos hipoglicemiantes e exercícios baseados nos resultados de testes de glicose além de contatos freqüentes entre o diabético e o profissional de saúde.
6 Artérias: Os vasos que transportam sangue para fora do coração.
7 Lesão: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
8 Iatrogênica: Relativo à ou próprio da iatrogenia, que significa geração de atos ou pensamentos a partir da prática médica. É frequentemente empregado para designar os erros da conduta médica.
9 Fisiológico: Relativo à fisiologia. A fisiologia é estudo das funções e do funcionamento normal dos seres vivos, especialmente dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, tecidos, órgãos e sistemas dos seres vivos sadios.
10 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
11 Inspeção: 1. Ato ou efeito de inspecionar; exame, vistoria, inspecionamento. 2. Ato ou efeito de fiscalizar; fiscalização, supervisão, observação. 3. Exame feito por inspetor (es).
12 Ressonância magnética: Exame que fornece imagens em alta definição dos órgãos internos do corpo através da utilização de um campo magnético.
13 Neonato: Refere-se a bebês nos seus primeiros 28 dias (mês) de vida. O termo “recentemente-nascido“ refere-se especificamente aos primeiros minutos ou horas que se seguem ao nascimento. Esse termo é utilizado para enfocar os conhecimentos e treinamento da ressuscitação imediatamente após o nascimento e durante as primeiras horas de vida.
14 Peito: Parte superior do tronco entre o PESCOÇO e o ABDOME; contém os principais órgãos dos sistemas circulatório e respiratório. (Tradução livre do original
15 Sangue: O sangue é uma substância líquida que circula pelas artérias e veias do organismo. Em um adulto sadio, cerca de 45% do volume de seu sangue é composto por células (a maioria glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas). O sangue é vermelho brilhante, quando oxigenado nos pulmões (nos alvéolos pulmonares). Ele adquire uma tonalidade mais azulada, quando perde seu oxigênio, através das veias e dos pequenos vasos denominados capilares.
16 Pressão arterial sistólica: É a pressão mais elevada (pico) verificada nas artérias durante a fase de sístole do ciclo cardíaco, é também chamada de pressão máxima.
17 Lesões: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
18 Iatrogênicas: Relativo à ou próprio da iatrogenia, que significa geração de atos ou pensamentos a partir da prática médica.
19 Pressão arterial: A relação que define a pressão arterial é o produto do fluxo sanguíneo pela resistência. Considerando-se a circulação como um todo, o fluxo total é denominado débito cardíaco, enquanto a resistência é denominada de resistência vascular periférica total.
20 Morbidade: Morbidade ou morbilidade é a taxa de portadores de determinada doença em relação à população total estudada, em determinado local e em determinado momento.
21 Saúde: 1. Estado de equilíbrio dinâmico entre o organismo e o seu ambiente, o qual mantém as características estruturais e funcionais do organismo dentro dos limites normais para sua forma de vida e para a sua fase do ciclo vital. 2. Estado de boa disposição física e psíquica; bem-estar. 3. Brinde, saudação que se faz bebendo à saúde de alguém. 4. Força física; robustez, vigor, energia.
22 Gravidez: Condição de ter um embrião ou feto em desenvolvimento no trato reprodutivo feminino após a união de ovo e espermatozóide.
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