Pesquisadores do MIT criaram um adesivo de ultrassom vestível que pode gerar imagens de órgãos internos de forma não invasiva, inicialmente com foco na saúde da bexiga. Este dispositivo, que não requer operador de ultrassom ou gel, tem potencial para revolucionar o monitoramento de diversas funções de órgãos e detecção de doenças.
O dispositivo vestível, projetado para monitorar a saúde da bexiga e dos rins, poderia ser adaptado para diagnóstico precoce de cânceres profundos no corpo.
COM pesquisadores projetaram um monitor de ultrassom vestível, na forma de um adesivo, que pode gerar imagens de órgãos do corpo sem a necessidade de um operador de ultrassom ou aplicação de gel.
Em um novo estudo, os pesquisadores mostraram que seu adesivo pode visualizar com precisão a bexiga e determinar o quão cheia ela está. Isso poderia ajudar os pacientes com distúrbios da bexiga ou dos rins a rastrear mais facilmente se esses órgãos estão funcionando adequadamente, dizem os pesquisadores.
Esta abordagem também pode ser adaptada para monitorar outros órgãos do corpo, alterando a localização do conjunto de ultrassom e ajustando a frequência do sinal. Esses dispositivos poderiam potencialmente permitir a detecção precoce de cânceres que se formam nas profundezas do corpo, como o câncer de ovário.
“Essa tecnologia é versátil e pode ser usada não apenas na bexiga, mas em qualquer tecido profundo do corpo. É uma plataforma inovadora que pode identificar e caracterizar muitas das doenças que carregamos em nosso corpo”, diz Canan Dagdeviren, professor associado do Media Lab do MIT e autor sênior do estudo.
Lin Zhang, cientista pesquisador do MIT; Colin Marcus, estudante de graduação do MIT em engenharia elétrica e ciência da computação; e Dabin Lin, professor da Universidade Tecnológica de Xi’an, são os principais autores de um artigo que descreve o trabalho, publicado recentemente em Eletrônica da Natureza.
Monitoramento vestível
O laboratório de Dagdeviren, especializado em projetar dispositivos eletrônicos flexíveis e vestíveis, desenvolveu recentemente um monitor de ultrassom que pode ser incorporado em um sutiã e usado para rastrear câncer de mama. No novo estudo, a equipe usou uma abordagem semelhante para desenvolver um adesivo vestível que pode aderir à pele e obter imagens de ultrassom de órgãos localizados no corpo.
Para a sua primeira demonstração, os investigadores decidiram concentrar-se na bexiga, em parte inspirados no irmão mais novo de Dagdeviren, que foi diagnosticado com cancro renal há alguns anos. Depois de ter um dos rins removido cirurgicamente, ele teve dificuldade para esvaziar totalmente a bexiga. Dagdeviren se perguntou se um monitor de ultrassom que revela quão cheia está a bexiga poderia ajudar pacientes semelhantes ao seu irmão ou pessoas com outros tipos de problemas na bexiga ou nos rins.
Um monitor de ultrassom vestível pode gerar imagens da bexiga e determinar o quão cheia ela está. O dispositivo desenvolvido pelo MIT pode ajudar pacientes com distúrbios da bexiga ou dos rins a rastrear mais facilmente se esses órgãos estão funcionando adequadamente. Crédito: Cortesia dos pesquisadores
“Milhões de pessoas sofrem de disfunção da bexiga e doenças relacionadas e, não surpreendentemente, o monitoramento do volume da bexiga é uma forma eficaz de avaliar a saúde e o bem-estar dos rins”, diz ela.
Atualmente, a única maneira de medir o volume da bexiga é usando uma sonda de ultrassom tradicional e volumosa, que exige a ida a um centro médico. Dagdeviren e seus colegas queriam desenvolver uma alternativa vestível que os pacientes pudessem usar em casa.
Para isso, eles criaram um adesivo flexível feito de borracha de silicone, incorporado a cinco matrizes de ultrassom feitas de um novo material piezoelétrico que os pesquisadores desenvolveram para este dispositivo. As matrizes são posicionadas em forma de cruz, o que permite que o patch visualize toda a bexiga, que tem cerca de 12 por 8 centímetros quando cheia.
O polímero que compõe o adesivo é naturalmente pegajoso e adere suavemente à pele, facilitando a fixação e remoção. Uma vez colocadas sobre a pele, roupas íntimas ou leggings podem ajudar a mantê-la no lugar.
Estudo Clínico e Resultados
Num estudo realizado com colaboradores do Centro de Pesquisa e Tradução de Ultrassom e do Departamento de Radiologia do Hospital Geral de Massachusetts, os pesquisadores mostraram que o novo patch poderia capturar imagens comparáveis às obtidas com uma sonda de ultrassom tradicional, e essas imagens poderiam ser usadas para acompanhar as mudanças no volume da bexiga.
Para o estudo, os pesquisadores recrutaram 20 pacientes com diversos índices de massa corporal. Os indivíduos foram fotografados primeiro com a bexiga cheia, depois com a bexiga parcialmente vazia e, a seguir, com a bexiga completamente vazia. As imagens obtidas com o novo patch foram semelhantes em qualidade às obtidas com o ultrassom tradicional, e as matrizes de ultrassom funcionaram em todos os indivíduos, independentemente do índice de massa corporal.
Usando este adesivo, nenhum gel de ultrassom é necessário e nenhuma pressão precisa ser aplicada, como acontece com uma sonda de ultrassom normal, porque o campo de visão é grande o suficiente para abranger toda a bexiga.
Desenvolvimentos e Metas Futuras
Para ver as imagens, os pesquisadores conectaram seus conjuntos de ultrassom ao mesmo tipo de aparelho de ultrassom usado em centros de imagens médicas. No entanto, a equipa do MIT está agora a trabalhar num dispositivo portátil, do tamanho de um smartphone, que poderá ser usado para visualizar as imagens.
“Neste trabalho, desenvolvemos ainda mais um caminho para a tradução clínica de biossensores ultrassônicos adaptáveis que fornecem informações valiosas sobre parâmetros fisiológicos vitais. Nosso grupo espera aproveitar isso e desenvolver um conjunto de dispositivos que acabará por preencher a lacuna de informações entre médicos e pacientes”, disse Anthony E. Samir, diretor do Centro MGH para Pesquisa e Tradução de Ultrassom e Presidente Associado de Ciências de Imagem do MGH. Radiologia, que também é autora do estudo.
A equipe do MIT também espera desenvolver dispositivos de ultrassom que possam ser usados para obter imagens de outros órgãos do corpo, como pâncreas, fígado ou ovários. Com base na localização e profundidade de cada órgão, os pesquisadores precisam alterar a frequência do sinal ultrassônico, o que exige o projeto de novos materiais piezoelétricos. Para alguns desses órgãos, localizados nas profundezas do corpo, o dispositivo pode funcionar melhor como um implante do que como um adesivo vestível.
“Para qualquer órgão que precisemos visualizar, voltamos ao primeiro passo, selecionamos os materiais certos, criamos o design correto do dispositivo e depois fabricamos tudo de acordo”, antes de testar o dispositivo e realizar ensaios clínicos, diz Dagdeviren.
“Este trabalho pode se transformar em uma área central de foco na pesquisa de ultrassom, motivar uma nova abordagem para futuros projetos de dispositivos médicos e estabelecer as bases para muitas colaborações mais frutíferas entre cientistas de materiais, engenheiros elétricos e pesquisadores biomédicos”, diz Anantha Chandrakasan, reitor da Escola de Engenharia do MIT, professor Vannevar Bush de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e autor do artigo.
Referência: “Um patch de ultrassom phased-array adaptável para monitoramento do volume da bexiga” por Lin Zhang, Colin Marcus, Dabin Lin, David Mejorado, Scott Joseph Schoen Jr, Theodore T. Pierce, Viksit Kumar, Sara V. Fernandez, David Hunt, Qian Li, Ikra Iftekhar Shuvo, David Sadat, Wenya Du, Hannah Edenbaum, Li Jin, Weiguo Liu, Yonina C. Eldar, Fei Li, Anantha P. Chandrakasan, Anthony E. Samir e Canan Dagdeviren, 16 de novembro de 2023, Eletrônica da Natureza.
DOI: 10.1038/s41928-023-01068-x
A pesquisa foi financiada pelo prêmio CAREER da National Science Foundation, pelo 3M Non-Tenured Faculty Award, pelo Sagol Weizmann-MIT Bridge Program, pela Texas Instruments Inc., pelo MIT Media Lab Consortium, pela National Science Foundation Graduate Research Fellowship e pela ARRS. Prêmio Acadêmico.
