A hipertensão continua a ser uma das principais causas de doenças cardiovasculares, de AVC e de mortalidade prematura, em todo o mundo. O monitoramento regular da pressão arterial pode auxiliar a reduzir significativamente os riscos cardiovasculares. Mas as medições tradicionais com braçadeira ou manguito obrigam a interromper as atividades diárias e não são adequadas para um monitoramento contínuo.
Alternativas, aos sistemas de medição tradicionais, como a fotopletismografia (PPG) e os sensores de ultrassom portáteis tentam superar as limitações, mas frequentemente apresentam problemas como, baixa profundidade de penetração, dependência de uso de géis e alta sensibilidade a desalinhamentos ou movimentos.
Os sensores implantáveis surgiram como uma solução potencial, porém muitos exigem implantes invasivos dentro das artérias ou sofrem reações a corpos estranhos na interface. Em face dos desafios, os cientistas consideram a necessidade de estudos mais aprofundados sobre sistemas implantáveis confiáveis e não invasivos para a avaliação contínua da pressão arterial.
Investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, e outras instituições colaboradoras divulgam um novo sistema implantável de monitoramento da pressão arterial baseado em ultrassom, em artigo publicado na revista “Microsystems & Nanoengineering”.
Os investigadores apresentam um dispositivo subcutâneo construído com uma matriz de transdutores ultrassónicos micromecânicos piezoelétricos (PMUTs) de 5 por 5 mm quadrados que mede continuamente as alterações no diâmetro arterial para reconstruir as formas de onda da pressão arterial.
Para validação do dispositivo os investigadores procederam a testes em laboratório e a implantação in vivo em ovelha. Os investigadores mostraram que o dispositivo alcança medições sistólicas e diastólicas clinicamente confiáveis com erro de calibração mínimo.
O sistema utiliza uma matriz densa de 37 por 45 transdutores ultrassónicos micromecânicos piezoelétricos fabricada com processos compatíveis com CMOS. Cada transdutor ultrassónico micromecânico piezoelétrico possui um diafragma de 29 µm e opera a aproximadamente 6,5 MHz em água, permitindo alta resolução axial e forte penetração do eco através do tecido. O design bimorfo de eletrodo duplo aumenta significativamente a saída acústica, enquanto um processo otimizado de gravação iónica reativa profunda garante alta uniformidade estrutural em toda a matriz.
Para obter a pressão arterial, o dispositivo mede o tempo de voo entre os ecos de ultrassom refletidos pelas paredes arteriais anterior e posterior. Esse intervalo de tempo é convertido em uma forma de onda de diâmetro em tempo real, que se correlaciona diretamente com a pressão arterial por meio de modelos de rigidez vascular.
Experiencias em tubo de bancada em laboratório confirmaram a relação linear entre diâmetro e pressão, e simulações revelaram que sistemas vestíveis podem perder até 60% da intensidade do sinal com apenas 1 mm de desalinhamento, este é um problema que o design implantável evita.
Durante testes em ovelha adulta os investigadores implantaram o sistema de transdutores ultrassónicos micromecânicos piezoelétricos acima da artéria femoral. O dispositivo captou com sucesso formas de onda de pressão detalhadas, incluindo características como a incisura dicrótica, e apresentou correspondência com as medições da linha arterial padrão dentro de −1,2 ± 2,1 mmHg na sistólica, e −2,9 ± 1,4 mmHg na diastólica. Os resultados mostram que o design minimamente invasivo mantém um acoplamento estável e um desempenho preciso a longo prazo.
“O estudo mostra que implantes baseados em ultrassom podem alcançar a estabilidade e a precisão necessárias para o monitoramento contínuo da pressão arterial sem as desvantagens de manguitos ou dispositivos vestíveis frágeis”, disse o autor correspondente do estudo. “Ao capturar as alterações do diâmetro arterial diretamente por meio de sensores subcutâneos, o dispositivo evita problemas como dependência de gel, ruído ambiental e desalinhamento. As nossas descobertas sugerem que a tecnologia pode auxiliar no controlo da hipertensão a longo prazo e fornecer aos médicos dados cardiovasculares mais completos do que as medições periódicas permitem.”
O sistema implantável baseado em transdutores ultrassónicos micromecânicos piezoelétricos representa uma alternativa promissora às ferramentas convencionais de monitoramento da pressão arterial para pacientes que necessitam de medições contínuas e discretas.
A estabilidade contra o crescimento tecidual, movimento e interferências ambientais torna o sistema particularmente adequado para a gestão da hipertensão a longo prazo, deteção precoce de anormalidades cardiovasculares e integração em plataformas de saúde digital.
Avanços futuros, como a formação de feixe para mitigar deslocamentos posicionais e análises baseadas em dados para previsão de risco individualizada, podem expandir ainda mais a utilidade clínica do sistema. Em última análise, a tecnologia pode viabilizar estratégias de cuidados preventivos, fornecendo dados cardiovasculares contínuos e de alta-fidelidade em ambientes reais.
