Herramientas basadas en vibraciones buscan mejorar el cribado neonatal de defectos cardíacos

Las cardiopatías congénitas críticas son defectos cardíacos estructurales potencialmente mortales presentes al nacer. Su detección temprana es fundamental, ya que los bebés afectados requieren medicación o cirugía durante el primer año de vida.

Los hospitales utilizan la oximetría de pulso para el cribado neonatal; sin embargo, esta prueba puede pasar por alto defectos y su eficacia puede variar según el tono de piel. Para abordar este problema, investigadores de la Universidad de Lehigh están desarrollando nuevas herramientas sin contacto, basadas en vibración, para mejorar el cribado neonatal de estas afecciones.

El PC Rossin College of Engineering and Applied Science de la Universidad de Lehigh (Bethlehem, Pensilvania, EE. UU.) está impulsando la sismocardiografía, un método no invasivo que utiliza un pequeño sensor en el pecho para registrar las vibraciones generadas por la actividad cardíaca.

Las anomalías estructurales crean patrones de vibración distintivos que pueden analizarse para detectar indicadores de enfermedades. Este método ha proporcionado información clínicamente relevante en afecciones como la insuficiencia cardíaca. El equipo está aplicando esta experiencia para identificar cardiopatías congénitas críticas en recién nacidos.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos, aproximadamente uno de cada cuatro bebés nacidos con un defecto cardíaco presenta una cardiopatía congénita grave, y el tratamiento debe iniciarse durante el primer año de vida. A todos los bebés nacidos en hospitales de EE. UU. se les realiza una oximetría de pulso para estimar la saturación de oxígeno en sangre. Este método detecta la absorción de luz por la hemoglobina, pero sus algoritmos se entrenaron principalmente con tonos de piel claros, lo que provoca una sobreestimación de los niveles de oxígeno en algunos pacientes con piel más oscura.

Aproximadamente la mitad de los recién nacidos en Estados Unidos tienen tonos de piel más oscuros, lo que aumenta el riesgo de que la enfermedad pase desapercibida. Además, algunas cardiopatías congénitas críticas no reducen los niveles de oxígeno, lo que limita lo que la oximetría de pulso puede detectar de manera fiable.

Un trabajo previo realizado en la Universidad Estatal de Mississippi permitió al grupo colaborar con el Hospital Infantil Nemours de Orlando, enviando sensores para registrar las vibraciones torácicas en recién nacidos con y sin cardiopatías congénitas críticas. Ahora, con sede en Lehigh, los investigadores están procesando esas grabaciones y planean ampliar la recopilación de datos con Nemours. El objetivo inmediato es demostrar que las señales de vibración pueden detectar estos defectos en la población neonatal clínica.

El equipo está desarrollando una opción sin contacto que permite a los padres grabar vídeos cortos del tórax del recién nacido con su teléfono móvil para analizar sus movimientos. En colaboración con profesionales clínicos, estudian si la detección de vibraciones mediante vídeo puede indicar la presencia de una cardiopatía congénita grave y facilitar una evaluación oportuna.

Un gemelo digital complementario de la región torácica, creado a partir de tomografías computarizadas o resonancias magnéticas del paciente, modelará la propagación de las vibraciones cardíacas para optimizar el entrenamiento del algoritmo. El objetivo a largo plazo es combinar estas herramientas con la oximetría de pulso y, en última instancia, ofrecer un método de cribado primario eficaz en todos los tonos de piel y tipos de enfermedades.

“En estos momentos, hay recién nacidos que sufren porque el método para detectar su enfermedad es ineficaz. Sus padres los llevan a casa rebosantes de alegría por un bebé que significa todo para ellos. Pero estos bebés pueden enfermar gravemente. Su piel se vuelve azul y tienen dificultades para respirar. Los padres quedan devastados. Si pudiéramos ayudar a las familias a evitar estas situaciones, nada me haría más feliz”, afirmó Amirtahà Taebi, profesora adjunta de bioingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas PC Rossin de la Universidad de Lehigh.

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Lehigh University P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science