Nueva Electrónica

Jul 01, 2023

¿Cómo están ayudando las nuevas tecnologías de detección a ofrecer técnicas de monitorización médica remota y mejorar la calidad de vida del paciente? Borut Kastelic explica

La adquisición de datos relacionados con los signos vitales (como la frecuencia cardíaca, la capacidad respiratoria, los niveles de oxígeno en sangre y la temperatura) es una parte fundamental para brindar una atención sanitaria adecuada al público.

Esto se puede utilizar como táctica de precaución para descubrir posibles problemas a medida que surjan y luego ayudar a un diagnóstico rápido, o para evaluar la gravedad y posteriormente controlar un problema médico existente.

Tradicionalmente, este tipo de seguimiento se ha llevado a cabo bajo supervisión, a menudo dentro de un entorno clínico. Sin embargo, los tiempos están cambiando y esto está llevando a que se adopte un nuevo enfoque en relación con estas actividades en el que la monitorización remota se está convirtiendo en una herramienta invaluable para la profesión médica.

Varias dinámicas están impulsando el alejamiento del seguimiento clínico hacia la realización de dicho trabajo de forma remota. Para quienes padecen afecciones médicas a largo plazo, el énfasis está en mejorar la calidad de vida. Hay importantes beneficios al permitir que las personas permanezcan en sus hogares por más tiempo, y que las intervenciones médicas en hospitales u otras instalaciones solo se realicen cuando sea absolutamente necesario. Permanecer en un entorno familiar puede reducir el estrés y la ansiedad, además de reducir el riesgo de infección o lesión causada por pacientes vulnerables que tienen que viajar largas distancias para asistir a citas repetidas. A esto se suma la necesidad de aliviar la presión sobre los sobrecargados servicios centrales de salud y liberar personal capacitado y espacios de camas para los pacientes que realmente necesitan una atención dedicada.

Además, en términos generales, la gente se está volviendo más consciente de su salud que en el pasado. En consecuencia, quieren tener una mayor participación en el control de su propio bienestar. Por lo tanto, la posibilidad de controlar sus biorritmos cómodamente y sin citas hospitalarias resulta muy atractiva.

Un cambio en la edad demográfica también hará que la monitorización remota sea más necesaria en el futuro, a medida que el mundo acepte tener una población cada vez más anciana. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el porcentaje de personas mayores de 60 años se habrá duplicado de aquí a 2050, y el número de personas mayores de 80 años se habrá triplicado.

Tener acceso a información actualizada periódicamente sobre parámetros relacionados con la salud, extraída del entorno doméstico, desempeñará un papel clave a la hora de mantener a las personas mayores sanas durante más tiempo. También puede contribuir a que las personas conserven una vida independiente.

Técnicas de detección

Han surgido una serie de metodologías de detección mediante las cuales se puede realizar un seguimiento médico remoto. Ofrecen la precisión, la simplicidad de implementación y la portabilidad que dichas aplicaciones claramente exigen. Algunas de ellas ya están establecidas, mientras que otras recién están comenzando a ser exploradas.

Fotopletismografía (PPG) - Se trata de una tecnología óptica sencilla y económica mediante la cual se pueden realizar mediciones no invasivas. Por lo general, se aplica en las yemas de los dedos, los lóbulos de las orejas o las muñecas de los pacientes. Los LED emiten luz que incide sobre la piel del sujeto y luego el fotodiodo que los acompaña mide los cambios en la intensidad de la luz causados ​​por el volumen de sangre o el contenido de oxígeno. El PPG se puede utilizar para medir la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria (RR) y la variación de la frecuencia cardíaca (HRV), además de actuar como un oxímetro de pulso para determinar la saturación de oxígeno capilar periférico (SpO2). Con los algoritmos correctos, también es posible utilizar PPG para medir la presión arterial.

Sin embargo, la desventaja de esta técnica es que se sabe que se ve afectada por el movimiento corporal. Esto ha sido perjudicial para su precisión cuando se aplica en un contexto portátil. En los últimos años se han presenciado avances en relación con los emisores y receptores, algoritmos mejorados y una mejor mitigación del ruido dentro de la cadena de señal. Todo esto ha contribuido a que el PPG sea más adecuado para la monitorización remota de los signos vitales.

Tecnología de electrocardiograma (ECG) - Se trata de un método bien establecido para detectar las señales eléctricas del corazón cada vez que late. Por lo general, se utiliza para identificar irregularidades, como arritmia, fibrilación auricular (que es una causa común de accidentes cerebrovasculares) y miocardiopatía. Las máquinas de ECG tradicionales eran caras y voluminosas, por lo que estas pruebas debían realizarse en un entorno hospitalario. Aunque la prueba en sí normalmente duraba sólo unos minutos, la interrupción para el paciente podía ser considerable. Los primeros intentos de desarrollar la tecnología para uso personal incluyeron la experimentación en el desarrollo de una camiseta que incorporaba sensores de ECG distribuidos.

En la última década, la miniaturización y la llegada de sensores con mayor eficiencia energética han llevado a que esta tecnología se adapte con éxito al uso portátil (como en relojes inteligentes y pulseras de fitness). Las lecturas de ECG ahora se pueden tomar simplemente manteniendo contacto con un dispositivo portátil inteligente, generalmente a través del dedo. La conectividad inalámbrica también permite compartir resultados de forma remota con personal médico calificado ubicado en la clínica/hospital.

Monitoreo de temperatura - Aunque a menudo se pasa por alto, este es un indicador crítico del estado de salud del paciente. La reciente pandemia de COVID fue un excelente ejemplo y aceleró la necesidad de un monitoreo preciso y sin contacto de la temperatura a gran escala. A nivel individual, ya se encuentran disponibles pequeños sensores de temperatura de uso médico para medir la temperatura de la superficie de la piel. Luego, los datos de temperatura de la piel se calibran para estimar la temperatura corporal real. Esto evita la inserción de un termómetro y permite un seguimiento constante. Sin embargo, hay que reconocer que aún quedan algunos obstáculos por superar. Actualmente se están investigando formas de aplicar este tipo de sensor de forma fiable dentro del oído (mediante auriculares), ya que la temperatura de la piel aquí es más estable y más cercana a la temperatura corporal real.

Sensores electroquímicos - Estos pueden detectar ciertos biomarcadores. Aquí existe el potencial de que ayuden a acelerar los diagnósticos de cáncer, así como a una mejor detección y control de afecciones como la diabetes. Esta tecnología ya se utiliza en dispositivos de fitness para controlar el sudor (como indicador de salud general), y se ha observado cierto éxito en el desarrollo de dispositivos de control de glucosa acoplados a teléfonos inteligentes. Sin embargo, existen desafíos que persisten en otras aplicaciones médicas. Entre ellos se encuentran la capacidad de recolectar muestras de sudor adecuadas, la necesidad de poder detectar múltiples indicadores con un solo sensor (ya que ningún analito por sí solo puede proporcionar un indicador claro de la salud general) y la falta de datos clínicos sobre la correlación entre los analitos. niveles en sangre y niveles de analito en sudor.

Rejillas de fibra de Bragg (FPG) - Esta tecnología, que ya forma parte del análisis médico en entornos clínicos, podría emplearse también en hardware de monitoreo remoto (ofreciendo una posible alternativa de alta precisión a los mecanismos de detección orientados ópticamente existentes que se utilizan). Los FPG se fabrican exponiendo lateralmente el núcleo de una fibra monomodo a un patrón periódico de luz láser intensa y luego midiendo las diferencias incrementales en los niveles de luz.

La electrónica de apoyo.

En términos del hardware electrónico utilizado para medir los diferentes parámetros de salud humana que acabamos de comentar, los fabricantes de equipos deben poder encontrar las soluciones más efectivas. Estos deben ofrecer claras ventajas de rendimiento y, al mismo tiempo, ser compactos y energéticamente eficientes (dada la naturaleza portátil y alimentada por batería del equipo en el que se incluirán). Además de todo esto, deben ofrecerse a precios atractivos, de modo que se respete la sensibilidad al coste asociada a muchas de estas aplicaciones.

Gracias a sólidas relaciones con proveedores de renombre, EBV Elektronik ha desarrollado una amplia cartera de productos relacionados con estas aplicaciones que incluye las últimas innovaciones en optoelectrónica, sensores térmicos, microcontroladores, conectividad NFC y comunicaciones BLE.

Con amplias capacidades de E/S, la interfaz analógica del sensor de bioseñales AS7050 de ams OSRAM puede manejar 8 salidas de LED y las entradas de 6 fotodiodos. Admite operaciones PPG y ECG, además de medición de temperatura a través de su NTC integrado. Es adecuado para su uso en dispositivos portátiles de consumo, así como en parches de seguimiento médico.

El diseño de referencia del oxímetro inteligente de Renesas con la aplicación móvil que lo acompaña proporciona a los OEM una solución completa que es fácil de integrar en sus equipos. Se compone de una placa de biodetección de factor de forma pequeño (que mide solo 4,2 mm x 2 mm x 1,2 mm) que cuenta con el módulo de sensor multifunción OB1203 de la empresa. A través de este, se pueden adquirir datos de frecuencia cardíaca, oximetría de pulso y SpO2. Un elemento transceptor BLE permite la transferencia de datos inalámbrica.

La perspectiva futura

El mercado de la tecnología de detección médica remota está creciendo dramáticamente, influenciado por una mayor conciencia sobre la salud, una población que envejece y solo recursos clínicos finitos disponibles para abordar demandas cada vez mayores. La aparición de dispositivos portátiles para el consumidor, para el seguimiento de la salud general y el estado físico, también está generando expectativas.

El acceso a sensores de mayor rendimiento y dispositivos de acondicionamiento de señales, combinados con algoritmos más sofisticados, significará que los resultados obtenidos a través de equipos portátiles se acercarán más a los derivados de la instrumentación de grado clínico.

Detalles del autor:Borut Kastelic, director de desarrollo empresarial del sector médico, EBV