Un sensor con IA realiza pruebas cardiológicas en movimiento

Un dispositivo no invasivo capaz de realizar sobre la marcha ecografías del corazón, tanto de su estructura como de su funcionamiento, es lo que están desarrollando ingenieros y médicos de la Universidad de California en San Diego. El nuevo monitor cardíaco, del tamaño aproximado de un sello de correos, puede llevarse puesto hasta 24 horas, incluso durante ejercicios extenuantes.

Según Sheng Xu, catedrático de nano ingeniería que dirige el proyecto, el objetivo es ampliar el acceso a las ecografías para sustituir a los ecocardiogramas, que requieren técnicos cualificados y equipos más voluminosos. “Esta tecnología permite a cualquiera capturar imágenes ecográficas en cualquier lugar. El creciente riesgo de cardiopatías requiere procedimientos de seguimiento más avanzados e integradores. Al ofrecer a pacientes y médicos detalles más completos, esta monitorización continua y en tiempo real de las imágenes cardiacas puede optimizar y remodelar fundamentalmente el paradigma del diagnóstico”, subraya Xu.

El sensor adhesivo es tan suave como la piel y no limita el movimiento de los pacientes, y puede fijarse al tórax con una restricción mínima del ejercicio. Envía y recibe ondas de ultrasonido que se utilizan para producir un flujo constante de imágenes de la estructura del corazón en tiempo real.

La solución utiliza algoritmos de Inteligencia Artificial para medir cuánta sangre bombea el corazón. Un bombeo sanguíneo insuficiente suele ser la causa de la mayoría de las enfermedades cardiovasculares. Al poder realizar ecografías en cualquier lugar, el nuevo dispositivo puede ayudar a hacer diagnósticos más precisos del funcionamiento del corazón, ya que los problemas suelen manifestarse sólo cuando el cuerpo está en movimiento.

“Un modelo de aprendizaje profundo segmenta automáticamente la forma del ventrículo izquierdo a partir del registro continuo de imágenes, extrayendo el volumen fotograma a fotograma y produciendo formas de onda para medir el volumen sistólico, el gasto cardíaco y la fracción de eyección”, explica Mohan Li, estudiante de máster en el grupo del profesor Xu en la Universidad de California San Diego.

El sensor de monitorización cardiaca capta continuamente imágenes de las cuatro cavidades del corazón en diferentes ángulos y analiza en tiempo real un subconjunto clínicamente relevante con ayuda de la Inteligencia Artificial. En comparación, los métodos actuales tienen una capacidad de muestreo restringida y proporcionan datos limitados. Además, la nueva tecnología minimiza las molestias del paciente y evita la exposición a la radiación que requieren exploraciones como la TC y la PET.

El proyecto, que se basa en los avances anteriores del equipo en tecnologías de imagen vestibles para tejidos profundos, aparece en el número del 25 de enero de la revista Nature. En la fase actual del proyecto, el sensor se conecta mediante cables a un ordenador para transferir los datos. El equipo ya ha desarrollado un circuito inalámbrico que se recogerá en una próxima publicación del estudio.

La intención es comercializar la tecnología a través de Softsonics, una empresa derivada de la Universidad de California en San Diego fundada por el profesor Xu junto con el ingeniero Shu Xiang.

Más allá del corazón

También se investigan “parches inteligentes” para detectar determinados biomarcadores en la piel e identificar precozmente enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el Alzheimer. Un científico de la Universidad de Swansea (Reino Unido) ha desarrollado una tecnología que utiliza micro agujas diseñadas para romper la barrera cutánea de forma mínimamente invasiva y monitorizar biomarcadores con importancia clínica.

“La piel es el órgano más grande del cuerpo humano y contiene más fluidos que la sangre. Estos fluidos tienen biomarcadores que complementan los de otros bio fluidos como el sudor, la saliva y la orina. Se pueden tomar muestras de forma mínimamente invasiva y utilizarlas en pruebas o analizarlas en tiempo real mediante parches de micro agujas”, Sanjiv Sharma, que ha desarrollado lo que se considera el primer “parche inteligente” del mundo para Covid-19.

El sensor tiene un corto tiempo de medición de 6 minutos, con alta precisión y bajo límite de detección. Según el investigador, esta nueva herramienta de diagnóstico hará que la piel actúe como una ventana al cuerpo y a órganos vitales como el cerebro.

La Universidad de Swansea colabora con socios investigadores del Reino Unido, Portugal, Francia y Japón para profundizar en el campo del diagnóstico transdérmico y ampliarlo al desarrollo de dispositivos de diagnóstico para otras diversas aplicaciones del área de la salud.

Se prevé que el mercado de parches cutáneos electrónicos crezca a una tasa anual compuesta del 20,17% durante el periodo comprendido entre 2022 y 2027. Además de las universidades, las start-ups trabajan para ofrecer sensores electrónicos cutáneos que midan la frecuencia cardíaca y respiratoria o incluso detecten los niveles de alcohol en sangre a partir del sudor. Estos parches podrían ayudar a controlar a los pacientes a distancia y recoger datos fuera de los laboratorios y hospitales. La monitorización del estado de la diabetes representa la mayor parte de los parches inteligentes (43,51%), y se calcula que este segmento del mercado alcanzará los 18.100 millones de dólares en 2027, en términos globales.