Dispositivo de ultrassom bioadesivo permite imagens contínuas de longo prazo de diversos órgãos

Fazer uma ultrassonografia em breve pode se tornar tão fácil quanto colocar um esparadrapo na pele, graças às recentes inovações de uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

O ultrassom é amplamente utilizado para imagens não invasivas de tecidos e órgãos, mas o método tradicional requer contato próximo entre o transdutor e a área-alvo. Isso pode dificultar a aquisição de imagens por um longo período de tempo, especialmente se o paciente precisar se mover.

Agora, pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo de ultrassom bioadesivo, ou “adesivo de ultrassom”, que pode fornecer imagens de ultrassom de órgãos, músculos e tecidos por 48 horas. Eventualmente o adesivo pode ser usado em casa, trazendo benefícios para qualquer pessoa, mas sendo particularmente valioso para os cuidados de gestantes e atletas.

A tecnologia de ultrassom convencional está disponível apenas em hospitais e requer equipamentos grandes e volumosos que fornecem imagens a partir de uma breve sessão. Com a inovação, a mesma tecnologia pode estar disponível como um pequeno adesivo vestível.

“Será um divisor de águas no campo da imagem médica, especialmente imagens de ultrassom, e no campo de dispositivos vestíveis”, diz Xuanhe Zhao, PhD, parte da equipe do MIT e autor sênior do artigo publicado na revista Science.

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Para obter imagens com ultrassom tradicional, primeiro é aplicado um gel na pele para ajudar a transmitir as ondas de ultrassom. Essas ondas são produzidas por uma sonda em forma de bastão que é pressionada na área desejada. As ondas ricocheteiam nos órgãos internos do corpo e são ecoadas e captadas pela sonda, criando uma imagem.

Em vez de gel e bastão, Zhao e sua equipe inventaram uma sonda adesiva fina que pareia com um “acoplante” semelhante a gelatina que facilita a transferência de ondas ultrassônicas. O adesivo tem 2 centímetros quadrados e 2-3 milímetros de espessura – aproximadamente do tamanho e espessura de uma moeda de 5 centavos. O adesivo permite imagens tanto próximas à superfície quanto em até 20 centímetros de profundidade.

O adesivo é constituído de um conjunto de sondas piezoelétricas rígidas e é ligado à pele com um elastômero hidrogel acusticamente transparente. Testes in vivo mostraram que o dispositivo pode ser usado confortavelmente por 48 horas, e conectar a matriz a uma plataforma de ultrassom disponível comercialmente permitiu imagens contínuas de ultrassom da artéria carótida, pulmão e abdome.

O adesivo foi testado em 15 indivíduos em diferentes áreas do corpo – incluindo braço, pescoço e peito – o que destacou apenas alguns de seus benefícios potenciais. Os participantes foram monitorados ao longo de 48 horas e se envolveram em atividades cotidianas como caminhar, correr e andar de bicicleta.

Quando aplicado ao braço, por exemplo, o adesivo de ultrassom foi capaz de criar imagens contínuas do bíceps por um período de 48 horas. Foi sensível o suficiente para Zhao monitorar o microdano nesses músculos durante e após uma sessão de levantamento de peso de 1 hora. “No futuro, potencialmente acoplando-o a algum algoritmo de processamento de imagem, o adesivo de ultrassom avisará quando o exercício for suficiente”, diz Zhao, o que pode evitar lesões ou ajudar a orientar a reabilitação.

Quando colocado no pescoço, o adesivo foi capaz de monitorar a pressão arterial. A medição da pressão arterial com um manguito é difícil de ser vestível, confiável e de longo prazo, diz Zhao. Este dispositivo pode monitorar continuamente o diâmetro da artéria carótida e alertar pacientes e médicos sobre pressão arterial elevada.

Quando colocado no peito, o adesivo fazia imagens do coração, oferecendo possíveis novas opções de gerenciamento para pessoas com problemas cardíacos. De acordo com Zhao, o ultrassom pode ser aplicado diretamente no tórax e enviar imagens ou vídeos aos médicos.

Outra característica – não testada no estudo, diz Zhao, mas com potencial – é a capacidade de monitorar fetos. Geralmente as mulheres realizam dois a três ultrassons durante a gravidez. O adesivo de ultrassom pode permitir que uma mãe e seu médico vejam o feto com a frequência necessária para garantir uma boa saúde.

Atualmente, o adesivo é conectado a uma caixa de dados por meio de fios. Zhao e sua equipe estão trabalhando para criar um adesivo de segunda geração que seja sem fio e capaz de se conectar ao smartphone do usuário. Ele estima que pode levar 2-5 anos para o sistema integrado se tornar sem fio e receber a aprovação da Food and Drug Administration para uso médico nos Estados Unidos.

Estes são os primeiros passos no que ele espera que seja um grande avanço na tecnologia vestível, com o objetivo final de “melhor saúde para o mundo inteiro”, diz ele.

No artigo publicado, os pesquisadores contextualizam como imagens contínuas de órgãos internos ao longo de dias poderiam fornecer informações cruciais sobre saúde e doenças e permitir novas descobertas sobre a biologia do desenvolvimento.

Eles então desenvolveram esse dispositivo de ultrassom bioadesivo (BAUS) que consiste em uma sonda de ultrassom fina e rígida, aderida de forma robusta à pele por meio de um acoplante feito de um híbrido hidrogel-elastômero macio, resistente, antidesidratante e bioadesivo.

O dispositivo BAUS fornece 48 horas de imagens contínuas de diversos órgãos internos, incluindo vasos sanguíneos, músculos, coração, trato gastrointestinal, diafragma e pulmão. O dispositivo BAUS pode habilitar ferramentas de diagnóstico e monitoramento para diversas doenças.

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Fontes:
Science, Vol. 377, Nº 6605, em 28 de julho de 2022.
Medscape, notícia publicada em 29 de julho de 2022.