Un chaleco de alta tecnología controla la función pulmonar

Los algoritmos de aprendizaje automático ayudan al diagnóstico

04.08.2022 - Alemania

Los pacientes con enfermedades respiratorias o pulmonares graves requieren un tratamiento intensivo y su función pulmonar debe ser monitorizada de forma continua. En el marco del proyecto Pneumo.Vest, los investigadores de Fraunhofer han desarrollado una tecnología que permite registrar los ruidos de los pulmones mediante un chaleco textil con sensores acústicos integrados. A continuación, las señales se convierten y se muestran visualmente mediante un software. De este modo, los pacientes que se encuentran fuera de las unidades de cuidados intensivos pueden ser monitorizados continuamente. La tecnología aumenta las opciones de diagnóstico y mejora la calidad de vida del paciente.

Desde hace más de 200 años, el estetoscopio es una herramienta estándar para los médicos y, como tal, es un símbolo de la profesión médica. En las series de televisión sobre hospitales se ve a los médicos corriendo por los pasillos con un estetoscopio al cuello. En efecto, los médicos experimentados lo utilizan para escuchar con gran precisión los latidos del corazón y los pulmones y, por tanto, para diagnosticar enfermedades.

Ahora, el estetoscopio está recibiendo ayuda. En el marco del proyecto Pneumo.Vest, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS, con sede en Berlín, han desarrollado un chaleco textil con sensores acústicos integrados, lo que supone un complemento de alto rendimiento al estetoscopio tradicional. Se han incorporado sensores acústicos piezocerámicos en la parte delantera y trasera del chaleco para registrar cualquier ruido producido por los pulmones en el tórax, por pequeño que sea. Un programa informático registra las señales y las amplifica electrónicamente, mientras los pulmones se representan visualmente en una pantalla. Como el software conoce la posición de cada sensor individual, puede atribuir los datos a su ubicación precisa. Así se obtiene una imagen acústica y óptica detallada de la situación de la ventilación de todas las partes de los pulmones. Esto es lo que lo hace tan especial: Como el sistema recoge y almacena los datos de forma permanente, los exámenes pueden realizarse en cualquier momento y en ausencia del personal del hospital. Pneumo.Vest también indica el estado de los pulmones a lo largo de un periodo de tiempo, por ejemplo durante las 24 horas anteriores. Ni que decir tiene que la auscultación tradicional también puede llevarse a cabo directamente en los pacientes. Sin embargo, en lugar de realizar la auscultación manualmente en diferentes puntos con un estetoscopio, se utilizan varios sensores simultáneamente.

"Pneumo.Vest no pretende hacer innecesario el estetoscopio y no sustituye las habilidades de los neumólogos experimentados. Sin embargo, la auscultación o incluso la tomografía computarizada de los pulmones sólo presentan una instantánea en el momento del examen. Nuestra tecnología aporta un valor añadido, ya que permite monitorizar los pulmones de forma continua, del mismo modo que un ECG de larga duración, aunque el paciente no esté conectado a máquinas en la UCI, sino que haya sido ingresado en la sala general", explica Ralf Schallert, director de proyectos de Fraunhofer IKTS.

Los algoritmos de aprendizaje automático ayudan al diagnóstico

Junto a los sensores acústicos, el software es el núcleo del chaleco. Se encarga de almacenar, representar y analizar los datos. El médico puede utilizarlo para ver en la pantalla los eventos acústicos en zonas concretas de los pulmones. El uso de algoritmos en el procesamiento digital de señales permite una evaluación específica de las señales acústicas. Esto significa que es posible, por ejemplo, filtrar los latidos del corazón o amplificar los rangos de frecuencia característicos, haciendo que los sonidos pulmonares, como los crujidos o las sibilancias, sean mucho más fáciles de oír. Además, los investigadores del Fraunhofer IKTS están desarrollando algoritmos de aprendizaje automático. En el futuro, éstos podrán estructurar y clasificar los complejos ruidos ambientales del tórax. A continuación, el neumólogo realizará la evaluación y el diagnóstico finales.

Alta de la UCI

Los pacientes también pueden beneficiarse de la alternativa del sensor digital. Cuando llevan el chaleco, pueden recuperarse sin necesidad de la observación constante del personal médico. Pueden ser trasladados a la sala general e incluso ser enviados a casa y moverse con mayor o menor libertad. A pesar de ello, los pulmones se vigilan continuamente y cualquier deterioro repentino puede comunicarse al personal médico de inmediato.

Las primeras pruebas con el personal de la Clínica Universitaria de Anestesiología y Terapia Intensiva de la Universidad de Magdeburgo han demostrado que el concepto tiene éxito en la práctica. "La respuesta de los médicos fue abrumadoramente positiva. La combinación de sensores acústicos, visualización y algoritmos de aprendizaje automático permitirá distinguir con fiabilidad una serie de sonidos pulmonares diferentes", explica Schallert. El Dr. Alexander Uhrig, de la Charité - Universitätsmedizin Berlin, también está satisfecho con la tecnología. El especialista en infectología y neumología del renombrado hospital Charité fue uno de los que iniciaron la idea: "Pneumo.Vest responde exactamente a lo que necesitamos. Es un instrumento que amplía nuestras opciones de diagnóstico, alivia la carga de nuestro personal hospitalario y hace que la estancia en el hospital sea más agradable para los pacientes". La tecnología se diseñó inicialmente para pacientes respiratorios, pero también funciona bien para personas en centros asistenciales y para su uso en laboratorios del sueño. También puede utilizarse para formar a los médicos jóvenes en la auscultación.

Aumento de la necesidad de wearables de grado clínico

Con Pneumo.Vest, los investigadores del Fraunhofer IKTS han desarrollado un producto pensado para la situación cada vez más tensa de los hospitales. En Alemania, 385.000 pacientes con enfermedades respiratorias o pulmonares requieren tratamiento hospitalario cada año. Más del 60% están conectados a un respirador durante más de 24 horas. Esta cifra no tiene en cuenta el actual aumento de pacientes respiratorios debido a la pandemia de COVID-19. Como consecuencia del aumento de la esperanza de vida, la industria médica también espera que aumente el número de pacientes de edad avanzada con problemas respiratorios. Con la ayuda de la tecnología de Fraunhofer IKTS, se puede aliviar la carga de los hospitales y, en particular, de las costosas UCI, ya que sus camas no estarán ocupadas durante tanto tiempo.

Hay que añadir que el mercado de estos wearables de calidad clínica está creciendo rápidamente. Se trata de dispositivos médicos compactos que pueden llevarse directamente sobre el cuerpo para medir las constantes vitales, como los latidos del corazón, la saturación de oxígeno en sangre, la frecuencia respiratoria o la temperatura de la piel. Como dispositivo médico de uso flexible, Pneumo.Vest encaja perfectamente en esta evolución. Pero no se preocupe: los médicos seguirán utilizando el querido estetoscopio en el futuro.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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