Transformando sensores táctiles súper sensibles, los ingenieros e investigadores médicos de Stanford han construido un dispositivo para monitorear de forma inalámbrica el flujo sanguíneo después de la cirugía.
Un nuevo dispositivo desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford podría facilitar a los médicos el seguimiento del éxito de la cirugía de vasos sanguíneos.
El sensor, detallado en un artículo publicado el 8 de enero en Nature Biomedical Engineering , monitorea el flujo de sangre a través de una arteria. No tiene batería, es inalámbrico y es biodegradable, por lo que no es necesario quitarlo. Puede advertir al médico de un paciente si hay un bloqueo.
“La medición del flujo sanguíneo es fundamental en muchas especialidades médicas, por lo que un sensor biodegradable inalámbrico podría tener un impacto en múltiples campos, incluida la cirugía vascular, de trasplantes, reconstructiva y cardíaca”, dijo Paige Fox , MD, PhD, profesora asistente de cirugía y autora principal de el papel. “A medida que intentamos atender a los pacientes en todo el Área de la Bahía, el Valle Central, California y más allá, esta es una tecnología que nos permitirá ampliar nuestra atención sin necesidad de visitas o pruebas presenciales”.
Supervisar el éxito de la cirugía en los vasos sanguíneos es un desafío, ya que la primera señal de problemas a menudo llega demasiado tarde. En ese momento, el paciente a menudo necesita cirugía adicional que conlleva riesgos similares al procedimiento original. El nuevo sensor podría permitir a los médicos controlar un vaso en proceso de curación desde lejos, creando oportunidades para intervenciones más tempranas.
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Flujo O No
El sensor se envuelve cómodamente alrededor del vaso en proceso de curación, donde la sangre que pasa pulsa empuja la superficie interna del sensor. A medida que cambia la forma de esa superficie, altera la capacidad del sensor para almacenar carga eléctrica, que los médicos pueden detectar de forma remota desde un dispositivo ubicado cerca de la piel pero fuera del cuerpo. Ese dispositivo solicita una lectura haciendo ping a la antena del sensor, similar a un escáner de tarjetas de identificación. En el futuro, este dispositivo podría venir en forma de parche adhesivo o integrarse en otra tecnología, como un dispositivo portátil o un teléfono inteligente.
Representación artística del sensor de presión biodegradable envuelto alrededor de un vaso sanguíneo con la antena hacia un lado (capas separadas para mostrar los detalles de la estructura de la antena). Levent Beker
El sensor es una versión inalámbrica de la tecnología que el ingeniero químico Zhenan Bao ha estado desarrollando para dar a las prótesis un delicado sentido del tacto .
“Este tiene una historia”, dijo Bao , PhD, profesor de KK Lee y otro autor principal del artículo. “Siempre nos interesó saber cómo podemos utilizar este tipo de sensores en aplicaciones médicas, pero tomó un tiempo encontrar el adecuado”.
Los investigadores tuvieron que modificar los materiales de su sensor existente para hacerlo sensible a la sangre pulsante pero lo suficientemente rígido para mantener su forma. También tuvieron que mover la antena a un lugar donde estaría segura, no afectada por la pulsación, y rediseñar el condensador para que pudiera colocarse alrededor de una arteria.
“Fue un proyecto muy exigente y requirió muchas rondas de experimentos y rediseño”, dijo el académico postdoctoral Levent Beker, PhD, autor principal del artículo. “Siempre me han interesado las aplicaciones médicas y de implantes, y esto podría abrir muchas oportunidades para el monitoreo o la telemedicina para muchas operaciones quirúrgicas”.
Hacer Conexiones
La idea de un sensor arterial comenzó a tomar forma cuando la ex becaria postdoctoral Clementine Boutry, en el laboratorio Bao, se acercó a Anaïs Legrand, becaria postdoctoral en el laboratorio Fox, y conectó a esos grupos, junto con el laboratorio de James Chang , MD , el Profesor Johnson and Johnson en Cirugía. (Boutry es el otro autor principal del artículo).
Una vez que pusieron sus miras en el monitor de flujo sanguíneo biodegradable, la colaboración ganó una subvención semilla Postdocs at the Interface de Stanford ChEM-H 2017 , que apoya colaboraciones de investigación postdoctoral que exploran nuevas ideas potencialmente transformadoras.
“Ambos valoramos a nuestros investigadores posdoctorales, pero no anticipamos el verdadero valor que tendría esta reunión para una asociación productiva a largo plazo”, dijo Fox.
Los investigadores ahora están encontrando la mejor manera de colocar los sensores en los vasos y refinar su sensibilidad. También esperan con ansias qué otras ideas surgirán a medida que crezca el interés en esta área interdisciplinaria.
“El uso de sensores para permitir que un paciente descubra problemas desde el principio se está convirtiendo en una tendencia para la salud de precisión”, dijo Bao. “Requerirá que personas de ingeniería, de la escuela de medicina y de datos trabajen realmente juntas, y los problemas que pueden abordar son muy emocionantes”.
Bao es miembro de Stanford Bio-X , miembro principal del Precourt Institute for Energy , miembro de Stanford ChEM-H , afiliado del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente y miembro del Instituto de Neurociencias Wu Tsai de Stanford. Chang es miembro de Stanford Bio-X. Fox es miembro de Stanford ChEM-H.
Otros coautores de Stanford son Christopher Vassos, Helen Tran, Allison Hinckley, Raphael Pfattner, Simiao Niu, Junheng Li, Jean Claverie, Zhen Wang y Yukitoshi Kaizawa.
Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza, la Comisión Europea, Stanford ChEM-H y la Fundación Nacional de Ciencias.
Stanford Medicine integra la investigación, la educación médica y la atención médica en sus tres instituciones: la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford , Stanford Health Care (anteriormente Stanford Hospital & Clinics) y Lucile Packard Children’s Hospital Stanford . Para obtener más información, visite el sitio de la Oficina de Comunicación y Asuntos Públicos en http://mednews.stanford.edu .
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Dr. Martin Passen, a dedicated nutrition educator with a master’s in nutrition education and nearing completion of a clinical nutrition and dietetics master’s. Passionate about sharing valuable information effectively.