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Pesquisadores da Ohio State University fabricaram o primeiro sensor vestível projetado para detectar e monitorar a atrofia muscular.
Uma condição que envolve a perda de massa e força muscular esquelética, a atrofia muscular pode ocorrer por vários motivos, mas geralmente é um efeito colateral de doença degenerativa, envelhecimento ou desuso muscular.
Embora os médicos atualmente confiem na ressonância magnética para avaliar se o tamanho e o volume muscular de um paciente se deterioraram, testes frequentes podem ser demorados e caros.
No entanto, este novo estudo publicado na revista Transações IEEE em Engenharia Biomédica sugere que um sensor eletromagnético feito de “e-threads” condutivos poderia ser usado como uma alternativa ao monitoramento frequente usando MRI.
Para validar seu trabalho, os pesquisadores fabricaram moldes de membros impressos em 3D e os encheram com carne moída para simular o tecido da panturrilha de um ser humano de tamanho médio. Suas descobertas mostraram que eles foram capazes de demonstrar que o sensor pode medir alterações de volume em pequena escala no tamanho geral do membro e monitorar a perda muscular de até 51%.
“Idealmente, nosso sensor proposto poderia ser usado por profissionais de saúde para implementar planos de tratamento mais pessoalmente para os pacientes e para criar menos carga para os próprios pacientes”, disse Allyanna Rice, principal autora do estudo e pós-graduada em elétrica e engenharia da computação na The Ohio State University.
A primeira abordagem conhecida para monitorar a atrofia muscular usando um dispositivo vestível, o estudo se baseia no trabalho anterior de Rice na criação de sensores de saúde para a NASA. A agência espacial está interessada em monitorar a saúde dos astronautas de várias maneiras, já que passar muito tempo no espaço pode ter efeitos prejudiciais no corpo humano.
Os pesquisadores passaram décadas tentando entender e combater esses efeitos, e este estudo foi inspirado pelo objetivo de encontrar soluções para os problemas de saúde enfrentados pelos astronautas.
Por exemplo, embora os cientistas saibam que mesmo os membros da tripulação em voos espaciais curtos podem sofrer uma perda de até 20% na massa muscular e na densidade óssea, não há muitos dados sobre o efeito que viver no espaço por missões muito mais longas poderia ter em seus corpos. disse Rice.
“Nosso sensor é algo que um astronauta em uma longa missão ou um paciente em casa pode usar para monitorar sua saúde sem a ajuda de um profissional médico”, disse ela.
Mas criar um dispositivo vestível capaz de medir com precisão alterações musculares mínimas no corpo humano é mais fácil falar do que fazer. Rice e sua co-autora Asiminia Kiourti, professora de engenharia elétrica e de computação na Ohio State, projetaram o dispositivo para funcionar empregando duas bobinas, uma que transmite e outra que recebe, bem como um condutor feito de e-threads que correr ao longo do tecido em um padrão zig-zag distinto.
Embora o produto final se assemelhe a um manguito de pressão arterial, Rice disse que originalmente foi um desafio encontrar um padrão que permitisse uma ampla gama de mudanças no tamanho do loop do sensor para que pudesse caber em uma grande parte da população. .
“Quando propusemos o sensor pela primeira vez, não percebemos que precisaríamos de um material elástico até percebermos que os membros da pessoa iriam mudar”, disse ela. “Precisamos de um sensor que possa mudar e flexionar, mas também precisa ser conforme.”
Depois de algumas tentativas e erros, eles descobriram que, embora a costura em linha reta limitasse a elasticidade da manga, um padrão em zigue-zague era ideal para ampliá-la. Esse mesmo padrão inovador é a razão pela qual o sensor pode ser escalável em várias partes diferentes do corpo ou até mesmo em vários locais no mesmo membro.
Embora o wearable ainda esteja a anos de ser implementado, o estudo observa que o próximo grande salto provavelmente seria conectar o dispositivo a um aplicativo móvel, que poderia ser usado para registrar e fornecer informações de saúde diretamente aos profissionais de saúde.
E para melhorar a vida de futuros pacientes na Terra e no espaço, Rice espera combinar o sensor com outros tipos de dispositivos para detectar e monitorar problemas de saúde, como uma ferramenta para detectar perda óssea.
“No futuro, gostaríamos de integrar mais sensores e ainda mais recursos com nosso wearable”, disse Rice.
Este trabalho foi financiado pela NASA.
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