Incluso durante las visitas más rutinarias, los médicos escuchan los sonidos dentro del cuerpo de sus pacientes: el aire que entra y sale de los pulmones, los latidos del corazón e incluso los alimentos digeridos que avanzan a través del largo tracto digestivo. Estos sonidos proporcionan información valiosa sobre la salud de una persona. Cuando estos sonidos cambian sutilmente o cesan por completo, pueden indicar un problema grave que requiere una intervención urgente.
Ahora, investigadores de la Universidad Northwestern presentan nuevos dispositivos portátiles miniaturizados y suaves que van mucho más allá de las mediciones incidentales obtenidas durante controles médicos ocasionales. Los dispositivos se adhieren suavemente a la piel y rastrean constantemente estos sonidos sutiles de forma simultánea e inalámbrica en múltiples ubicaciones en casi cualquier área del cuerpo.
el Un nuevo estudio fue publicado hoy (16 de noviembre) en Medicina de la Naturaleza.
En estudios piloto, los investigadores probaron los dispositivos en 15 bebés prematuros con trastornos de la motilidad respiratoria e intestinal y en 55 adultos, incluidos 20 con enfermedades pulmonares crónicas. Los dispositivos no sólo funcionaron con precisión clínica, sino que también ofrecieron nuevas funciones que no habían sido desarrolladas ni introducidas en la investigación o la atención clínica.
«Actualmente, no existen métodos para la monitorización continua y el mapeo espacial de los sonidos corporales en el hogar o en el hospital», dijo Northwestern. juan a. Rogers, un pionero de la bioelectrónica que lideró el desarrollo del dispositivo. «Los médicos tienen que colocar un estetoscopio tradicional o digital en diferentes partes del tórax y volver a escuchar los pulmones punto por punto. En estrecha colaboración con nuestros equipos clínicos, nos propusimos desarrollar una nueva estrategia para monitorear pacientes en tiempo real de forma continua y sin las cargas asociadas con la voluminosa tecnología cableada”.
Dijo: «La idea detrás de estos dispositivos es proporcionar una evaluación continua y muy precisa de la salud del paciente y luego tomar decisiones clínicas en las clínicas o cuando los pacientes ingresan en el hospital o se conectan a ventiladores». Dr. Ankit Bharat, cirujano torácico de Northwestern Medicine, quien dirigió la investigación clínica en adultos. «La principal ventaja de este dispositivo es la capacidad de escuchar y comparar diferentes áreas de los pulmones simultáneamente. En pocas palabras, es como si hasta 13 médicos altamente capacitados escucharan diferentes áreas de los pulmones simultáneamente usando sus estetoscopios, y sus cerebros están sincronizados «Y una dinámica de salud pulmonar traducida en una película sobre el terreno. Pantalla de ordenador de la vida.»
Rogers es profesor Lewis Simpson y Kimberly Querrey de ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería biomédica y neurocirugía en la Universidad Northwestern. Escuela de Ingeniería McCormick Y Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern. Él también dirige Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica. Bharat es jefe del departamento de cirugía torácica y profesor de cirugía Harold L. y Margaret N. V. Feinberg. Como director de Medicina del Noroeste Instituto del cofre de conservasBharat realizó el primer trasplante doble de pulmón para pacientes con COVID-19 en los Estados Unidos y Se inició el primer programa de trasplante de pulmón de este tipo Para algunos pacientes con cáncer de pulmón en estadio IV.
Red completa de sensores no invasivos
Con pares de micrófonos digitales y acelerómetros de alto rendimiento, estos dispositivos pequeños y livianos acarician suavemente la piel para crear una red de sensores integral y no invasiva. Al capturar sonidos simultáneamente y vincularlos a procesos corporales, los dispositivos mapean espacialmente cómo fluye el aire hacia, a través y fuera de los pulmones, así como cómo cambia el ritmo cardíaco en diversos estados de reposo y actividad, y cómo los alimentos, gases y líquidos moverse por el cuerpo. Intestino.
Revestido de silicona suave, cada dispositivo mide 40 mm de largo, 20 mm de ancho y 8 mm de grosor. Dentro de este pequeño espacio, el dispositivo contiene una unidad de memoria flash, una batería pequeña, componentes electrónicos, capacidades Bluetooth y dos micrófonos pequeños, uno orientado hacia adentro del cuerpo y otro hacia afuera, hacia el cuerpo. Al captar sonidos en ambas direcciones, el algoritmo puede separar los sonidos externos (ambientales o adyacentes) de los sonidos internos del cuerpo.
«Los pulmones no producen suficiente sonido para que una persona promedio lo escuche», dijo Bharat. «No es lo suficientemente alto y los hospitales pueden ser lugares ruidosos. Cuando hay personas hablando cerca o máquinas emitiendo pitidos, puede resultar muy difícil. Un aspecto importante de nuestra tecnología es su capacidad para corregir esos sonidos ambientales.
La captura del ruido ambiental no sólo permite la cancelación del ruido, sino que también proporciona información contextual sobre el entorno circundante de los pacientes, lo cual es especialmente importante cuando se trata a bebés prematuros.
«Independientemente de la ubicación del dispositivo, el registro continuo del entorno acústico proporciona datos objetivos sobre los niveles de ruido a los que están expuestos los bebés», afirmó el Dr. Wissam Shalish, neonatólogo del Hospital Infantil de Montreal y coprimer autor del estudio. «También brinda oportunidades inmediatas para abordar cualquier fuente de estímulo auditivo estresante o potencialmente dañino».
Controle la respiración de los niños de forma no intrusiva
Al desarrollar los nuevos dispositivos, los investigadores tuvieron en cuenta dos poblaciones de riesgo: los bebés prematuros en la unidad de cuidados intensivos neonatales (UCIN) y los adultos después de la cirugía. En el tercer trimestre, el sistema respiratorio de los bebés madura para que puedan respirar fuera del útero. Por lo tanto, los niños nacidos antes o en las primeras etapas del tercer trimestre del embarazo tienen más probabilidades de sufrir problemas pulmonares y complicaciones de alteraciones respiratorias.
La apnea, que es particularmente común en bebés prematuros, es una causa importante de estadía hospitalaria prolongada y posiblemente de muerte. Cuando se produce apnea, los bebés no respiran (debido a la inmadurez de los centros respiratorios del cerebro) o tienen una obstrucción en las vías respiratorias que limita el flujo de aire. Algunos niños pueden tener una combinación de ambos. Sin embargo, no existen métodos actuales para monitorear continuamente el flujo de aire al lado de la cama y diferenciar con precisión entre los subtipos de apnea, especialmente en aquellos bebés con mayor riesgo en la unidad de cuidados intensivos neonatales clínicos.
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