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Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un parche de ultrasonido portátil que permite el monitoreo continuo y no invasivo del flujo sanguíneo en el cerebro. Este dispositivo suave y elástico puede llevarse cómodamente en la sien y proporciona datos tridimensionales sobre el flujo sanguíneo cerebral, siendo el primero de su tipo en la tecnología portátil.
El equipo de investigadores, liderado por el profesor Sheng Xu del Departamento de Ingeniería Química y Nanoingeniería de la Universidad de California, publicó su innovador dispositivo el 22 de mayo en la revista Nature.
El parche de ultrasonido representa un avance significativo respecto al estándar clínico actual, el ultrasonido Doppler transcraneal. Este método requiere que un técnico sostenga una sonda de ultrasonido contra la cabeza del paciente, lo cual depende de la habilidad del operador y no es práctico para uso prolongado.
El dispositivo desarrollado por el equipo de Xu supera estos obstáculos ofreciendo una solución manos libres, consistente y cómoda que puede usarse continuamente durante la estancia hospitalaria del paciente.
Sai Zhou, coautor principal del estudio y candidato a doctorado en ciencias de materiales e ingeniería en el laboratorio de Xu, destacó que la capacidad de monitoreo continuo del parche aborda una brecha crítica en las prácticas clínicas actuales. Normalmente, el flujo sanguíneo cerebral se monitorea en momentos específicos del día, lo que no refleja posibles fluctuaciones no detectadas entre las mediciones. Este dispositivo podría proporcionar información crucial para intervenciones oportunas, especialmente en casos de pacientes a punto de sufrir un accidente cerebrovascular.
Además, los pacientes que se someten a cirugía cerebral y su recuperación también pueden beneficiarse de esta tecnología, según Geonho Park, otro coautor principal del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería química y nanoingeniería en el laboratorio de Xu.
El parche, del tamaño aproximado de un sello postal, está hecho de un elastómero de silicona con varias capas de electrónica flexible. Una capa incluye una matriz de pequeños transductores piezoeléctricos que generan y reciben ondas de ultrasonido. Otra componente clave es una capa de malla de cobre con cables en forma de resorte que mejora la calidad de la señal minimizando las interferencias. El resto de las capas consisten en electrodos elásticos.
Durante su uso, el parche se conecta mediante cables a una fuente de energía y a un ordenador. Para lograr el monitoreo en 3D, los investigadores integraron la imagenología de ultrasonido ultrarrápida en el sistema, que captura miles de imágenes por segundo, permitiendo recolectar datos robustos a pesar de la reflexión del cráneo.
Los datos son posteriormente procesados con algoritmos personalizados para reconstruir información tridimensional, como el tamaño, ángulo y posición de las arterias principales del cerebro.
Xinyi Yang, otra coautora principal del estudio y estudiante de doctorado en ciencias de materiales e ingeniería en el laboratorio de Xu, señaló que la vasculatura cerebral es una estructura compleja con múltiples vasos ramificados. Se necesita un dispositivo capaz de capturar esta información tridimensional para obtener mediciones más precisas.
En el estudio, el parche fue probado en 36 voluntarios sanos para medir las velocidades del flujo sanguíneo—velocidad sistólica máxima, flujo medio y velocidad diastólica final—en las arterias principales del cerebro. Los participantes realizaron actividades que afectan el flujo sanguíneo, como apretar la mano, contener la respiración y leer. Las mediciones del parche coincidieron estrechamente con las obtenidas con una sonda de ultrasonido convencional.
