El nuevo dispositivo electromecánico puede ayudar a detectar trastornos cutáneos de forma no invasiva



Al colocar un trozo de sábana suave sensible a la tensión en la piel, es posible que pueda detectar trastornos de la piel de forma no invasiva y en tiempo real muy pronto. Un equipo de investigación codirigido por un científico de la City University of Hong Kong (CityU) ha diseñado un dispositivo electromecánico simple que se puede utilizar para el diagnóstico de patologías de tejidos profundos, como la psoriasis, de forma automatizada y no invasiva.

Los hallazgos sentarán las bases para futuras aplicaciones en la evaluación clínica de cánceres de piel y enfermedades dermatológicas.

La investigación está codirigida por el Dr. Yu Xinge, profesor asistente del Departamento de Ingeniería Biomédica de CityU, y científicos de la Universidad Northwestern en los EE. UU. Sus hallazgos han sido publicados en la revista científica. Ingeniería Biomédica de la Naturaleza, titulado “Dispositivos electromecánicos miniaturizados para la caracterización de la biomecánica del tejido profundo”.

Los sistemas electromecánicos que permiten mediciones rápidas y precisas de la rigidez de los tejidos blandos del cuerpo humano pueden proporcionar información clínica útil para controlar, diagnosticar y tratar diversas patologías, particularmente las de la piel.

Sin embargo, las evaluaciones de diagnóstico existentes, por ejemplo, la elastografía por resonancia magnética, generalmente involucran enormes instrumentos en hospitales y médicos capacitados. Y la última tecnología de medición de la rigidez de los tejidos basada en la detección solo puede medir las profundidades superficiales de la parte superior de la piel, hasta una escala micrométrica.

Nuevo dispositivo para evaluaciones en tiempo real de la rigidez del tejido profundo

Para abordar el problema, el equipo de investigación diseñó un dispositivo electromecánico en miniatura simple para evaluaciones de alta precisión en tiempo real de la rigidez del tejido profundo.

El equipo utilizó un sistema electromagnético en miniatura que integra un actuador vibratorio y una hoja sensible a la tensión para monitorear en tiempo real el módulo de Young, es decir, la rigidez a la tracción, de la piel y otros tejidos biológicos blandos a profundidades de aproximadamente 1 a 8 mm. dependiendo de los diseños de los sensores.

El equipo evaluó el rendimiento del dispositivo con una variedad de materiales sintéticos y biológicos, como hidrogeles, piel de cerdo y en varias partes de la piel humana. “Las lesiones mostraron mayor rigidez que las de la piel cercana, principalmente debido a las diferencias en la elasticidad e hidratación de la piel.

Estas simples mediciones tienen un significado clínico potencial para identificar y atacar rápidamente las lesiones cutáneas, con capacidades que complementan las de los métodos recientemente reportados para detectar propiedades mecánicas en la superficie del tejido (típicamente a escala micrométrica) “, explicó el Dr. Yu.

Señaló que el tejido canceroso es típicamente más rígido o más blando que el tejido normal, y tal diferencia puede usarse como biomarcador de diagnóstico para una variedad de afecciones de la piel, como cáncer de piel o tumores debajo de la piel.

Una estructura simple del dispositivo electromecánico.

El grosor del dispositivo electromecánico es de sólo unos 2,5 mm y el área de contacto es de unos 2 cm². Operó bien tanto en áreas de la piel con pelo como sin pelo. Su mecanismo de trabajo está adaptado de la base de una interfaz háptica integrada en la piel para la realidad virtual / aumentada desarrollada por el Dr. Yu y los colaboradores de la Universidad Northwestern anteriormente.

El dispositivo funciona así: después de aplicar una corriente alterna a través de la bobina de cobre, el imán vibra y crea presiones en la superficie inferior del sensor.

Esto dirigiría deformaciones que se extienden a profundidades de tejido a escala milimétrica, lo que conduce a variaciones periódicas en la resistencia eléctrica. El análisis de estas respuestas midiendo simultáneamente el voltaje permite la determinación cuantitativa de la rigidez de los tejidos. Cada medición se puede realizar en un minuto.

Luego, el equipo realizó estudios clínicos en pacientes con trastornos de la piel con su dispositivo electromecánico recién inventado. Los resultados indicaron un potencial para el direccionamiento preciso de las lesiones asociadas con la psoriasis, lo que demuestra la utilidad médica práctica del dispositivo.

“Los datos producidos pueden ayudar en el diagnóstico, seguimiento del tratamiento y seguimiento de enfermedades, en particular para los trastornos asociados a la piel, como el cáncer de piel, así como en aspectos de la dermatología estética y de la recuperación de heridas superficiales”, dijo el Dr. Yu.

El Dr. Yu también señaló que su dispositivo tiene el potencial de ser utilizado para la evaluación de las propiedades físicas de la piel en diversas condiciones, como envejecimiento, pérdida de hidratación o trastornos dermatológicos asociados.

En un futuro cercano, creemos que esta tecnología permitirá a las personas monitorear el estado de salud de su piel en cualquier momento con un simple dispositivo portátil “.

Dr. Yu Xinge, profesor adjunto, Departamento de Ingeniería Biomédica, City University of Hong Kong

Fuente:

Referencia de la revista:

Canción, E., et al. (2021) Dispositivos electromecánicos miniaturizados para la caracterización de la biomecánica del tejido profundo. Ingeniería Biomédica de la Naturaleza. doi.org/10.1038/s41551-021-00723-y.

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