Desarrollan báscula para monitorear insuficiencia cardiaca

prototipo
Las señales de balistocardiografía de alta calidad pueden recolectarse en un entorno hogareño y usarse para detectar el estado clínico de los pacientes con IC

Un dispositivo registra un electrocardiograma a través de los dedos de las manos y con una especie de báscula, mide el movimiento del cuerpo que se origina por la energía transmitida desde el corazón hacia las grandes arterias. Con esa información, las herramientas de aprendizaje automático, calculan los síntomas de insuficiencia cardiaca.

Así es como los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech, por su nombre en inglés) imaginan que su dispositivo experimental llegará a los pacientes algún día, y en el estudio “Classification of Decompensated Heart Failure from Clinical and Home Ballistocardiography” (Clasificación de la insuficiencia cardíaca descompensada a través de la balistocardiografía clínica y domiciliaria), informaron el éxito de la prueba de concepto al registrar y procesar datos de 43 pacientes con insuficiencia cardíaca

La idea es que una versión comercializable futura de la escala de monitoreo,  notificaría al médico, quien llamaría a la persona para ajustar su medicación en casa, con suerte evitándole una larga estadía en el hospital y un sufrimiento innecesario.

El balistocardiograma es una medición que los investigadores tomaban con más frecuencia hace unos 100 años, pero la abandonaron cuando la tecnología de imagen la superó con creces. Ahora, con la computación moderna, los investigadores la están encontrando útil de nuevo.

De acuerdo con Alberto Barón, en la Revista Colombiana de Cardiología, “El balistocardiograma (BCG) es el registro del movimiento del cuerpo que se origina por la energía transmitida desde el corazón hacia las grandes arterias como consecuencia de la salida de la sangre desde los ventrículos y del retroceso del cuerpo como reacción. Esta energía causa un desplazamiento del cuerpo en sentido cefálico, para luego cambiar en dirección opuesta cuando la sangre fluye por la aorta descendente.

 “Es la primera vez que en nuestro trabajo utilizamos BCG para clasificar el estado de los pacientes con insuficiencia cardíaca“, dijo Omer Inan, investigador principal del estudio y profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech.

Crisis de salud

La insuficiencia cardíaca (IC) afecta a 6.5 ​​millones de estadounidenses y es una enfermedad de progresión lenta, en la que el corazón funciona cada vez con menos eficacia. Muchas personas lo conocen como insuficiencia cardíaca congestiva porque un síntoma importante es la acumulación de líquido, que puede congestionar los pulmones, dificultar la respiración e incluso, causar la muerte.

Los pacientes sufren hospitalizaciones repetidas para ajustar los medicamentos cuando su condición disminuye, o se “descompensa“, lo que hace que la insuficiencia cardíaca sea un factor importante de ingresos hospitalarios y costos de atención médica. El monitoreo domiciliario reduce las hospitalizaciones, pero actualmente requiere un procedimiento invasivo.

La investigación de Georgia Tech estuvo detrás del lanzamiento de un dispositivo de monitoreo domiciliario de insuficiencia cardíaca implantable en 2011. Pero esta nueva solución potencialmente prescindiría del procedimiento, costaría mucho menos y sería mucho más simple de usar, reduciendo la resistencia de los pacientes al monitoreo domiciliario. 

Dada su etapa inicial, la escala BCG-Electrocardiograma (ECG) del estudio, funcionó bien en las pruebas de hospital pero también en las pruebas en el hogar, lo cual fue prometedor, ya que la solución apunta principalmente al uso eventual en los domicilios.

El equipo de investigación, incluyó colaboradores de la Universidad de California de su sede en San Francisco y de  la Universidad Northwestern, publicó sus resultados en la revista IEEE Transactions on Biomedical Engineering, del  Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

La parte electrocardiograma de la escala experimental no es nueva ni su gran información de diagnóstico, pero por sí sola no dice lo suficiente sobre la insuficiencia cardíaca. La parte de BCG es principalmente nueva, y parece valiosa para monitorear la insuficiencia cardíaca, pero también es difícil de grabar e interpretar.

El ECG tiene ondas características que los médicos han entendido durante 100 años, y ahora, las computadoras lo leen muchas veces“, dijo Inan. “Los elementos de la señal de BCG aún no se conocen bien, y no se han medido mucho en pacientes con insuficiencia cardíaca“.

El electrocardiograma es eléctrico; el cuerpo conduce bien sus señales y las grabaciones son claras. Por el contrario, el BCG es una señal mecánica; la grasa corporal lo amortigua, y enfrenta muchas interferencias en el cuerpo, como variaciones de tejidos y movimientos musculares. Los BCG también son más “ruidosos” en personas con enfermedad cardiovascular.

Los pacientes con insuficiencia cardíaca tienden a ser más débiles, e inicialmente, a los investigadores les preocupaba que se tambalearan en las escalas durante las pruebas en el hogar, agregando aún más ruido a los BCG. Pero las grabaciones fueron muy productivas.

Aunque una lectura del balistocardiograma  es garabato en comparación con los grabados casi uniformes de un ECG, los BCG tienen algunos patrones que son paralelos a los de un electrocardiograma. Por ejemplo, el gran pico ascendente en un ECG es seguido por la gran “onda J” del BCG.

Latidos inconsistentes

Los investigadores procesaron BCG con 3 algoritmos de aprendizaje automático, revelando patrones que difieren cuando se descompensa la insuficiencia cardíaca de un paciente.

En alguien con insuficiencia cardíaca descompensada, el flujo de sangre a través de las arterias se vuelve más desordenado, y lo vemos en la señal mecánica del BCG“, dijo Inan. “Esa diferencia no aparece en el ECG porque es una señal eléctrica“.”La característica más importante era el grado en que el BCG es variable, lo que significaría un flujo sanguíneo inconsistente. Si corta la grabación en intervalos de 20 segundos y los segmentos individuales difieren mucho entre sí, eso es un buen marcador de descompensación“, explicó Inan.

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