Los investigadores fabrican el primer sensor portátil para detectar y monitorear la atrofia muscular



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Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han fabricado el primer sensor portátil diseñado para detectar y controlar la atrofia muscular.

Una condición que involucra la pérdida de fuerza y ​​masa muscular esquelética, la atrofia muscular puede ocurrir por una variedad de razones, pero generalmente es un efecto secundario de la enfermedad degenerativa, el envejecimiento o el desuso muscular.

Si bien los médicos actualmente confían en la resonancia magnética para evaluar si el tamaño y el volumen de los músculos de un paciente se han deteriorado, las pruebas frecuentes pueden llevar mucho tiempo y ser costosas.

Sin embargo, este nuevo estudio publicado en la revista Transacciones IEEE sobre ingeniería biomédica sugiere que un sensor electromagnético hecho de “e-threads” conductores podría usarse como una alternativa al monitoreo frecuente usando MRI.

Para validar su trabajo, los investigadores fabricaron moldes de extremidades impresos en 3D y los llenaron con carne molida para simular el tejido de la pantorrilla de un sujeto humano de tamaño promedio. Sus hallazgos mostraron que pudieron demostrar que el sensor podía medir cambios de volumen a pequeña escala en el tamaño general de las extremidades y monitorear la pérdida muscular de hasta un 51%.

Idealmente, nuestro sensor propuesto podría ser utilizado por los proveedores de atención médica para implementar de manera más personal los planes de tratamiento para los pacientes y crear una carga menor para los propios pacientes”.


Allyanna Rice, autora principal del estudio y becaria graduada en ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Estatal de Ohio

El primer enfoque conocido para monitorear la atrofia muscular utilizando un dispositivo portátil, el estudio se basa en el trabajo anterior de Rice en la creación de sensores de salud para la NASA. La agencia espacial está interesada en monitorear la salud de los astronautas de varias maneras, ya que pasar mucho tiempo en el espacio a menudo puede tener efectos perjudiciales para el cuerpo humano.

Los investigadores han pasado décadas tratando de comprender y combatir estos efectos, y este estudio se inspiró en el objetivo de encontrar soluciones a los problemas de salud que enfrentan los astronautas.

Por ejemplo, aunque los científicos saben que incluso los miembros de la tripulación en vuelos espaciales cortos pueden experimentar hasta un 20 % de pérdida de masa muscular y densidad ósea, no hay muchos datos sobre el efecto que podría tener en sus cuerpos vivir en el espacio durante misiones mucho más largas. dijo arroz.

“Nuestro sensor es algo que un astronauta en una misión larga o un paciente en casa podría usar para realizar un seguimiento de su salud sin la ayuda de un profesional médico”, dijo.

Pero crear un dispositivo portátil capaz de medir con precisión cambios musculares diminutos en el cuerpo humano es más fácil decirlo que hacerlo. Rice y su coautora Asiminia Kiourti, profesora de ingeniería eléctrica e informática en el estado de Ohio, diseñaron el dispositivo para que funcione empleando dos bobinas, una que transmite y otra que recibe, así como un conductor hecho de hilos electrónicos que correr a lo largo de la tela en un patrón de zig-zag distintivo.

Aunque el producto final se asemeja a un manguito de presión arterial, Rice dijo que originalmente fue un desafío encontrar un patrón que permitiera una amplia gama de cambios en el tamaño del bucle del sensor para que pudiera adaptarse a una gran parte de la población. .

“Cuando propusimos el sensor por primera vez, no nos dimos cuenta de que necesitaríamos un material estirable hasta que nos dimos cuenta de que las extremidades de la persona iban a cambiar”, dijo. “Necesitamos un sensor que pueda cambiar y flexionarse, pero también debe ser conforme”.

Después de algunas pruebas y errores, descubrieron que si bien coser en línea recta limitaría la elasticidad de la manga, un patrón en zig-zag era ideal para amplificarla. Este mismo patrón novedoso es la razón por la que el sensor se puede escalar en múltiples partes del cuerpo diferentes o incluso en varias ubicaciones en la misma extremidad.

Aunque todavía faltan años para que se implemente el dispositivo portátil, el estudio señala que el próximo gran salto probablemente sea conectar el dispositivo a una aplicación móvil, una que podría usarse para registrar y entregar información de salud directamente a los proveedores de atención médica.

Y para mejorar la vida de los futuros pacientes tanto en la Tierra como en el espacio, Rice espera combinar el sensor con otros tipos de dispositivos para detectar y monitorear problemas de salud, como una herramienta para detectar la pérdida ósea.

“En el futuro, nos gustaría integrar más sensores e incluso más capacidades con nuestro dispositivo portátil”, dijo Rice.

Este trabajo fue apoyado por la NASA.

Fuente:

Referencia de la revista:

Rice, A & Kiourti, A., (2023) Un sensor basado en hilo conductivo estirable hacia el monitoreo portátil de la atrofia muscular. Transacciones IEEE sobre ingeniería biomédica. doi.org/10.1109/TBME.2023.3248959.



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