O monitor de ultrassom sem fio está pronto para um treino – Physics World

Pesquisadores nos EUA projetaram um transdutor de ultrassom que transmite informações sem fio e pode ser usado confortavelmente na pele, superando duas grandes deficiências dos dispositivos anteriores. Desenvolvido por Muyang Lin, Sheng Xu e colegas da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), o novo transdutor pode ser usado para monitorar pacientes com problemas cardiovasculares graves, bem como para ajudar os atletas a acompanhar seu treinamento.

Os transdutores de ultrassom funcionam transmitindo ondas sonoras de alta frequência para o corpo e, em seguida, detectando as ondas refletidas em tecidos com diferentes densidades e propriedades acústicas. Nas últimas décadas, melhorias nos projetos de sondas e circuitos, combinadas com algoritmos melhores para processar sinais de ultrassom, produziram transdutores que podem se adaptar às dobras da pele de uma pessoa. Isso permitiu que os dispositivos medissem sinais de ultrassom continuamente, o que é especialmente útil para monitorar a pulsação de veias e artérias.

Os pesquisadores do laboratório de Xu tinham sondas de ultrassom vestíveis previamente desenvolvidas que poderia monitorar vários parâmetros fisiológicos de tecidos profundos, incluindo pressão sanguínea, fluxo sanguíneo e até imagens cardíacas. Mesmo assim, a tecnologia tinha algumas deficiências. “Essas sondas vestíveis são todas conectadas a uma máquina volumosa para coleta de energia e dados e mudam de posição relativa durante o movimento humano, fazendo com que percam o controle dos alvos”, explica Lin, estudante de doutorado em nanoengenharia na UCSD e principal autor de um em papel Biotecnologia Natural no dispositivo.

Devido a essas falhas, os sensores de ultrassom contínuos anteriores poderiam inibir seriamente a mobilidade do usuário. Eles também exigiam reajustes frequentes à medida que os usuários se moviam.

Ultrassom sem fio

Para resolver esses problemas, a equipe da UCSD desenvolveu um novo dispositivo baseado em um circuito de controle miniaturizado e flexível que faz interface com uma série de transdutores. Este dispositivo coleta os sinais de ultrassom, mas não os processa diretamente. Em vez disso, ele os retransmite sem fio para um computador ou smartphone, que os processa usando aprendizado de máquina.

“Desenvolvemos um algoritmo para analisar automaticamente o sinal e selecionar o canal que tem o melhor sinal no tecido alvo em movimento”, explica Lin. “Portanto, os sinais do tecido-alvo são contínuos, mesmo durante o movimento humano.”

Os pesquisadores testaram essa capacidade usando o dispositivo para rastrear a posição da artéria carótida de um sujeito humano enquanto monitorava a pulsação do sangue dentro dela. Essa artéria fornece sangue para a cabeça e o pescoço, então eles treinaram o algoritmo para reconhecer deslocamentos causados ​​por diferentes movimentos da cabeça do sujeito.

Embora a equipe tenha treinado o algoritmo apenas em um único assunto, um algoritmo de adaptação avançado permitiu que novos usuários usassem o sensor com o mínimo de retreinamento. Uma vez treinado, o dispositivo pode detectar sinais de ultrassom da pulsação da artéria carótida até 164 mm abaixo da pele, mesmo quando o usuário está se exercitando.

Monitor multiuso

Xu e seus colegas originalmente pretendiam testar as capacidades do sensor como um monitor de pressão arterial. Por meio de seus experimentos, no entanto, eles descobriram que ele também poderia monitorar outros parâmetros importantes, incluindo a rigidez arterial, o volume de sangue bombeado pelo coração e a quantidade de ar exalado pelo usuário.

O sensor de ultrassom vestível fornece imagens cardíacas contínuas

Por fim, os pesquisadores preveem que seu design pode abrir uma ampla gama de possibilidades para monitoramento contínuo de ultrassom. “Ao usar a tecnologia de ultrassom vestível, podemos desconectar o paciente de máquinas volumosas e automatizar os exames ultrassônicos”, diz Lin. “A fisiologia dos tecidos profundos pode ser monitorada em movimento, o que oferece oportunidades sem precedentes para a ultrassonografia médica e a fisiologia do exercício.”

Esses recursos podem mudar a vida de pacientes com problemas cardiovasculares, diz Lin. “Para populações de risco, valores anormais de pressão arterial e débito cardíaco em repouso ou durante o exercício são características de insuficiência cardíaca”, explica ele. Mas as aplicações não param por aí. “Para uma população saudável, nosso dispositivo pode medir as respostas cardiovasculares ao exercício em tempo real. Assim, pode fornecer informações sobre a intensidade real do treino exercido por cada pessoa, o que pode orientar a formulação de planos de treinamento personalizados.”

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/