Milhões de pacientes com insuficiência cardíaca são readmitidos em hospitais a cada poucos meses para ajustar os medicamentos. Isso eleva os custos médicos às alturas e os pacientes sofrem desnecessariamente. Uma nova balança de banheiro pode dar aos médicos os dados de que precisam para reduzir as hospitalizações e tratar os pacientes remotamente antes que sofram muito.

"Bom dia. Bill. Por favor. Suba na balança. Toque nas almofadas de metal." O dispositivo registra um eletrocardiograma dos dedos de Bill e, mais importante, a pulsação da circulação que faz seu corpo balançar sutilmente para cima e para baixo. Ferramentas de aprendizado de máquina calculam que os sintomas de insuficiência cardíaca de Bill pioraram.

É assim que os pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia imaginam que seu dispositivo experimental chegará aos pacientes algum dia, e em um novo estudo, eles relataram sucesso de prova de conceito no registro e processamento de dados de 43 pacientes com insuficiência cardíaca. Uma futura versão comercializável da escala de monitoramento médico idealmente notificaria um médico, que ligaria para Bill para ajustar sua medicação em casa, com sorte, poupando-o de uma longa internação no hospital e de sofrimentos desnecessários.

O sinal pulsante e oscilante é chamado de balistocardiograma (BCG), uma medição que os pesquisadores fizeram mais comumente cerca de 100 anos atrás, mas desistiram quando a tecnologia de imagem a ultrapassou de longe. Os pesquisadores estão tornando-o útil novamente com a computação moderna.

"Nosso trabalho é a primeira vez que BCGs são usados ​​para classificar o status de pacientes com insuficiência cardíaca, "disse Omer Inan, o principal investigador do estudo e professor associado da Escola de Engenharia Elétrica e da Computação da Georgia Tech.

Crise de saúde

A insuficiência cardíaca afeta 6,5 ​​milhões de americanos e é uma doença de progressão lenta, em que o coração funciona cada vez com menos eficácia. Muitas pessoas o conhecem como insuficiência cardíaca congestiva, porque um dos principais sintomas é o acúmulo de fluido, que pode sobrecarregar os pulmões, impedindo a respiração e possivelmente causando a morte.

Os pacientes passam por hospitalizações repetidas para ajustar os medicamentos quando sua condição cai, ou "descompensa, "fazendo com que a insuficiência cardíaca seja o principal fator de internações hospitalares e custos de saúde. O monitoramento residencial reduz as hospitalizações, mas atualmente requer um procedimento invasivo.

A pesquisa da Georgia Tech estava por trás do lançamento de um dispositivo implantável de monitoramento residencial para insuficiência cardíaca em 2011. Mas esta nova solução poderia dispensar o procedimento, custam muito menos, e ser muito mais simples de usar - reduzindo a resistência dos pacientes ao monitoramento doméstico.

Dado seu estágio inicial, a escala BCG-EKG do estudo teve um bom desempenho em testes hospitalares, mas também em testes domésticos, que era promissor, já que a solução visa principalmente o eventual uso doméstico.

A equipe de pesquisa, que incluiu colaboradores da Universidade da Califórnia, São Francisco, e a Northwestern University, publicou seus resultados no jornal IEEE Transactions on Biomedical Engineering . A pesquisa foi financiada pelo National Heart, Lung and Blood Institute do National Institutes of Health.

Rabisco de balisto

A parte EKG da escala experimental não é nova, nem sua grande informação diagnóstica, mas, por si só, não diz o suficiente sobre a insuficiência cardíaca. A parte do BCG é principalmente nova, e parece valioso para o monitoramento da insuficiência cardíaca, mas também desafiador para registrar e interpretar.

"O ECG (EKG) tem ondas características que os médicos entendem há 100 anos, e agora, os computadores lêem muitas vezes, "Disse Inan." Os elementos do sinal BCG ainda não são bem conhecidos, e não foram medidos muito em pacientes com insuficiência cardíaca. "

O EKG é elétrico; o corpo conduz bem seus sinais, e as gravações são claras.

O BCG é um sinal mecânico; a gordura corporal amortece, e enfrenta muitas interferências no corpo, como variações de tecido e movimento muscular. Os BCGs também são mais barulhentos em pessoas com doenças cardiovasculares.

Pacientes com insuficiência cardíaca tendem a ser mais fracos, e inicialmente, os pesquisadores temiam que eles oscilassem nas escalas durante os testes caseiros, adicionando ainda mais ruído aos BCGs. Mas as gravações foram muito produtivas.

Embora uma leitura de BCG seja um rabisco em comparação com as gravuras quase uniformes de um EKG, Os BCGs têm alguns padrões paralelos aos de um EKG. Por exemplo, o grande pico ascendente em um EKG é seguido pela grande "onda J" do BCG.

Latejante inconsistente

Os pesquisadores processaram BCGs com três algoritmos de aprendizado de máquina, revelando padrões que diferem quando a insuficiência cardíaca de um paciente é compensada, isso é, mais saudável, desde quando é descompensado.

"Em alguém com insuficiência cardíaca descompensada, o sistema cardiovascular não pode mais compensar a função cardíaca reduzida, e então o fluxo de sangue através das artérias é mais desordenado, e vemos isso no sinal mecânico do BCG, "Inan disse." Essa diferença não aparece no ECG porque é um sinal elétrico. "

"A característica mais importante foi o grau em que o BCG é variável, o que significaria fluxo sanguíneo inconsistente. Se você dividir a gravação em intervalos de 20 segundos e os segmentos individuais diferirem muito entre si, esse é um bom marcador de descompensação, "Disse Inan.