Dispositivo portátil piezoeléctrico con IA revolucionará la monitorización del par articular

Los métodos tradicionales para evaluar el par articular suelen estar limitados a entornos de laboratorio o dependen de configuraciones complicadas, lo que los hace inadecuados para el uso diario. Esto supone un obstáculo importante para la monitorización eficaz de la salud articular, fundamental para evaluar la función articular, guiar las intervenciones clínicas y realizar el seguimiento de la rehabilitación.

La monitorización precisa y en tiempo real es especialmente importante para personas con afecciones musculoesqueléticas, adultos mayores y deportistas, donde la detección temprana de anomalías y la prevención de lesiones son clave. Ahora, investigadores han desarrollado un dispositivo portátil y no invasivo capaz de monitorizar continuamente el torque articular con alta sensibilidad y precisión, ofreciendo una solución prometedora para aplicaciones prácticas.

El dispositivo portátil habilitado con inteligencia artificial (IA), desarrollado a través de una colaboración entre la Universidad de Oxford (Oxford, Reino Unido) y el University College London (Londres, Reino Unido) , incorpora una película compuesta de nanotubos de nitruro de boro (BNNT) y polidimetilsiloxano (PDMS), elegida por su excepcional resistencia mecánica, estabilidad térmica y propiedades piezoeléctricas inherentes. Los BNNT están uniformemente dispersos en la matriz de PDMS para formar un sensor piezoeléctrico de alto rendimiento capaz de captar señales dinámicas del movimiento de la rodilla.

El dispositivo presenta una estructura de diseño inverso con una relación de Poisson negativa, adaptada para coincidir con la biomecánica de la rodilla humana, lo que mejora la compatibilidad y la fidelidad del seguimiento del movimiento. Integrado con una red neuronal artificial ligera en el dispositivo, el sistema procesa en tiempo real señales piezoeléctricas complejas y las convierte en indicadores físicos como el par articular, el ángulo y la carga, lo que permite una evaluación instantánea durante las actividades diarias.

El sistema demostró una alta sensibilidad en la detección del movimiento y la torsión de la rodilla, con su componente de IA que permite una interpretación precisa de la señal en tiempo real. La tecnología es de bajo costo y compatible con entornos de bajo consumo, lo que la hace adecuada para su uso en diversos entornos de atención médica. Según los hallazgos presentados en Nano-Micro Letters, eel dispositivo ofrece datos procesables para la evaluación articular, apoya la prevención de lesiones y permite estrategias de rehabilitación personalizadas.

De cara al futuro, los investigadores pretenden optimizar los materiales de los sensores, la arquitectura del dispositivo y los algoritmos de IA para mejorar aún más el rendimiento y la adaptabilidad. También se explorará la integración del dispositivo portátil con sistemas robóticos o exoesqueletos para ampliar sus aplicaciones en fisioterapia y soluciones avanzadas de movilidad. Este dispositivo innovador representa un avance significativo en la tecnología portátil para la salud articular, combinando materiales de detección avanzados con IA para permitir una monitorización accesible en tiempo real que podría transformar la rehabilitación y la prevención de lesiones.