O futuro vestível: como será a nova tecnologia?

Michael Snyder usa oito sensores em seu corpo todos os dias, incluindo dois smartwatches em cada pulso. Exagero? Alguma necessidade inata desesperada de obter uma contagem precisa de passos? Não. Ele é um geneticista que estuda como rastrear a saúde das pessoas usando wearables – o termo relativamente novo para dispositivos que usamos na pele ou perto de pele para medir qualquer coisa, desde batimentos cardíacos até quantos degraus subimos cada dia.

Na verdade, seria estranho para ele não se esforçar com os acessórios eletrônicos. Ele é diretor do Stanford Center for Genomics and Personalized Medicine e um dos primeiros a mostrar como um smartwatch pode detectar doenças infecciosas. Caso em questão: Snyder uma vez usou um smartwatch para detectar sua própria doença de Lyme antes de ter sintomas.

Isso é apenas um vislumbre do que os wearables em breve serão capazes de fazer.

Temos um gostinho desse futuro hoje, é claro. Vivemos em uma era em que um relógio conta quantas calorias queimamos, calças consertam a pose de ioga e óculos exibem notificações bem diante de seus olhos.

Mas os wearables de amanhã não vão apenas aumentar o seu treino ou o seu celular – eles vão alertá-lo sobre doenças que se aproximam, gerenciar condições crônicas e ajudar os médicos a adaptar os tratamentos às necessidades exclusivas de cada paciente. E a melhor parte é que eles farão tudo isso fora da clínica – para que você possa passar esse tempo trabalhando, socializando ou vivendo sua vida.

A tecnologia da 'Idade da Pedra' de hoje sugere os milagres médicos de amanhã

A ficção científica nos promete coisas novas e legais em nossa pele há décadas – mas como serão nossos wearables e o que eles serão capazes de fazer? O futuro está ganhando ritmo graças aos avanços materiais, sensores e fontes de energia destinados a wearables de última geração que atingem dois objetivos principais: ser menos intrusivo e mais confiável.

Na verdade, esse admirável novo mundo vestível abrange estágios de desenvolvimento, e é possível comprar alguns dos gadgets agora mesmo.

Os smartwatches medem a frequência cardíaca e os padrões de sono – aplicativos emergentes podem usar esses dados para detectar uma infecção pela COVID-19 antes do usuário. Uma camisa justa pode medir seus sinais vitais continuamente em tempo real. E um adesivo de pele na parte de trás do braço pode medir seus níveis de glicose 24 horas por dia, sem necessidade de picadas nos dedos – você pode ver em tempo real como sua dieta afeta o açúcar no sangue, fornecendo um roteiro personalizado de como comer.

Outros ainda estão avançando, se esforçando para tornar os wearables amigáveis ​​ao nosso dia-a-dia, tornando-os menores, mais flexíveis, elásticos e até laváveis.

Os futuros wearables podem ser "invisíveis", misturando-se às suas roupas ou adaptando-se ao seu corpo, diz Veena Misra, PhD, diretora do ASSIST Center, financiado pela National Science Foundation, que reúne pesquisadores da North Carolina State University e instituições parceiras para construir os próximos wearables.

Imagine uma camisa de aparência normal com sensores invisíveis tricotados no tecido, ou um dispositivo tão pequeno que pode se esconder sob sua unha – ou mesmo dentro de você.

“Quando os wearables forem ser muito finos e parecidos com a pele, eles serão mais úteis e impactantes”, diz Misra.

Dito isto, o sucesso não é garantido. Desenvolver essa tecnologia é, para usar o termo técnico, muito difícil. Mesmo que a ciência seja aprovada, muitos obstáculos permanecerão no caminho para o uso clínico e comercial. Embora haja muita empolgação em torno dos wearables, todos sabemos que o hype de uma nova tecnologia nem sempre prevê o tamanho do mercado. (Basta perguntar a qualquer pessoa que ainda esteja usando o Google Glass, se você puder encontrar um.) E a empresa global de inteligência de mercado IDC relatou uma queda no mercado de wearables no primeiro trimestre de 2022.

Apesar dos desafios, os pesquisadores continuam dedicados a garantir que, independentemente de quais dispositivos sejam a chave para nossos futuros cuidados de saúde, nós os usaremos bem.

Por que wearables?

"Big data" é positivamente gigantesco em saúde e medicina. À medida que o aprendizado de máquina, a inteligência artificial (IA) e a análise de dados evoluem para aproveitar o poder de todos esses dados, os dispositivos vestíveis são os veículos ideais para coletá-los.

Esses avanços são "simbióticos", diz Michael Daniele, PhD, professor associado de engenharia elétrica e de computação na North Carolina State University. “Se fizermos o wearable certo, ele fornecerá dados de qualidade que podem ser colocados na máquina de aprendizado”. Da mesma forma, esses dados são inúteis sem essas ferramentas para transformá-los em informação, diz ele.

Ao contrário dos métodos convencionais – que você provavelmente usa apenas em consultas médicas, talvez uma ou duas vezes por ano – os wearables podem ser usados ​​em qualquer lugar, a qualquer hora, rastreando dados continuamente e revelando tendências de saúde. Isso pode ajudar os médicos a "preencher as lacunas" ao fazer um diagnóstico ou prognóstico, diz Daniele.

Ele também capacita o ser humano médio, fornecendo informações sobre seu corpo em tempo real. O monitoramento contínuo fornece uma linha de base revelando problemas e alertando sobre eventos adversos.

Pesquisas mostram que smartwatches com eletrocardiograma podem diagnosticar fibrilação atrial (AFib) com precisão surpreendente (e algumas grandes marcas já receberam aprovação da FDA para recursos de AFib), e podem um dia ser úteis para sinalizar ataques cardíacos também.

Snyder e sua equipe foram pioneiros em um aplicativo que combina com um smartwatch para detectar infecções e doenças. “Agora podemos dizer se você tem COVID em 80% dos casos antes que os sintomas ocorram”, diz ele. "A mediana é de 3 dias antes do início dos sintomas."

Ele espera escalar essa tecnologia dentro de 5 anos, tornando-a disponível para todas as pessoas. "3,8 bilhões de pessoas têm um smartphone", diz ele. “Tudo o que você precisa fazer é emparelhar isso com um smartwatch e você terá um monitor de saúde para 3,8 bilhões de pessoas”.

Como serão os futuros wearables?

Claro, antes que os wearables possam mudar o mundo, devemos estar dispostos a usá-los.

Isso significa dispositivos que não gritam "Ei, eu tenho um problema de saúde!" A conveniência também é fundamental – quanto menos tivermos que gerenciar e interagir com eles, melhor. "Eu possuo um relógio da Apple, mas o número total de horas por semana que eu uso não é superior a 20", diz Alper Bozkurt, PhD, professor de engenharia elétrica e de computação na NC State. "Uma razão é que eu preciso continuar carregando, e continuo esquecendo-o no carregador. Chego ao meu escritório e digo: 'Oh Deus, esqueci meu relógio.'"

Os futuros wearables deverão ser usados e esquecidos. Basta colocá-los e eles desaparecem em segundo plano, sem necessidade de recarregar ou mesmo pensar muito sobre isso.

Joias inteligentes

Já temos relógios e anéis eletrônicos, e mais joias inteligentes (como brincos) virão. Mas para a adoção do consumidor, relógios e pulseiras parecem ter o maior apelo de estilo. E dada a sua popularidade – quase 200 milhões enviados em 2021, de acordo com a empresa de consultoria e pesquisa tecnológica Gartner – os lançamentos anuais do “novo modelo” fazem ainda mais sentido de marketing.

Ainda assim, à medida que as inovações eletrônicas avançam, os dispositivos usados ​​no pulso podem se tornar mais finos, algum dia parecendo um pedaço de fita enrolado no pulso, diz Daniele.

Roupa

As roupas tendem a ser úteis para a aplicação de eletrônicos e sensores em áreas maiores do corpo, diz Jesse Jur, PhD, diretor de tecnologia de ecossistemas da Advanced Functional Fabrics of America. Por exemplo, "um triângulo de Einthoven que pode obter claramente um sinal de eletrocardiograma", diz ele, referindo-se a um posicionamento padrão de eletrodos em seu corpo para um eletrocardiograma.

Ainda assim, o monitoramento pode ser limitado por uma razão humana muito básica, diz Jur: Nós trocamos de roupa.

Muitas empresas se concentram em roupas esportivas. Athos carrega roupas inteligentes que detectam a atividade muscular durante o treino. A Sensoria Health oferece peças de vestuário superiores que medem a frequência cardíaca e meias que medem a marcha e o passo do pé.

Outras aplicações podem ir do consumidor ao uso clínico. A empresa Hexoskin, com sede em Montreal, vende camisetas que monitoram sua frequência cardíaca e saúde respiratória. A Biotricity, com sede na Califórnia, oferece uma cinta torácica com seu sistema de monitoramento cardíaco aprovado pela FDA para pacientes cardíacos, e a empresa emergente Nanowear carrega um arnês aprovado pela FDA que captura mais de 85 biomarcadores em tempo real.

As roupas inteligentes de hoje tendem a incluir peças removíveis (microcontrolador, bateria), mas à medida que o campo avança, elas podem um dia ser integradas à roupa, diz Jur. Eles também serão laváveis.

A peça de roupa depende do que você quer medir. Mas a compressão é essencial para recuperar informações de dentro do corpo. As possibilidades incluem camisas, shorts, roupas íntimas, sutiãs, tiaras, bonés e mangas de braço, diz Jur, que também é chefe de pesquisa de têxteis nano estendidos no Wilson College of Textiles da NC State.

Patches

Muitos especialistas apostam não em relógios ou roupas, mas em uma nova classe de wearables que adere à pele como um adesivo, band-aid ou tatuagem temporária. Embora os patches ainda não sejam amplamente aceitos, eles prometem maior flexibilidade técnica na forma como o sensor ou a interface da pele são construídos, diz Daniele.

Indiscutivelmente o maior sucesso até hoje é o monitor contínuo de glicose – como o Freestyle Libre da Abbott e o Dexcom G6 – que pode ser usado por 10 a 14 dias, testando glicose a cada poucos minutos e transmitindo as informações sem fio para o seu celular. Normalmente usado na barriga ou na parte de trás do braço, eles funcionam através de um pequeno sensor inserido sob a pele para medir o nível de glicose no fluido intersticial – fluido no espaço entre as células.

Outro fluido que pode ser útil: suor. Os pesquisadores já são capazes de medir os níveis de glicose e ácido lático no suor, e os esforços estão em andamento para descobrir o que mais no suor pode ser útil.

O que os wearables do futuro farão?

O potencial para novas aplicações de saúde em todo o mundo é enorme. Em alguns casos, os wearables podem facilitar o rastreamento de sua saúde. Troque um estetoscópio por um remendo no peito, digamos, ou um volumoso monitor Holter por uma camisa confortável. Precisa de algum trabalho de laboratório? Pule a agulha e aplique um sensor de suor ou fluido intersticial.

Outras áreas em pesquisa:

Sensores suaves e parecidos com a pele: John Rogers, PhD, professor de ciência e engenharia de materiais, engenharia biomédica e cirurgia neurológica na Northwestern University, já desenvolveu um sensor sem fio "muito macio, fino e flexível semelhante à pele" que é muito suave. Ele foi projetado para que qualquer pessoa possa se beneficiar, mas sugeriu que bebês prematuros em terapia intensiva poderiam se beneficiar mais.

Esses pacientes frágeis devem ter os sinais vitais monitorados continuamente, envolvendo um "ninho de rato" de fios e fitas, explica. Mas ele e sua equipe (por meio de sua startup Sibel Health) desenvolveram sensores de monitoramento sem fio que não danificam a pele do bebê e ajudam a proporcionar um contato saudável pele a pele com a mãe.

Como esses sensores são reutilizáveis ​​e podem funcionar com smartphones, eles podem ser ideais em países em desenvolvimento que não podem pagar muitos equipamentos de monitoramento caros, diz Rogers. Milhares já foram enviados para Zâmbia, Gana, Quênia, Índia, Paquistão e México.

"As taxas de mortalidade de recém-nascidos em países de baixa e média renda permanecem extremamente altas", diz William Macharia, MD, pediatra da Universidade Aga Khan, em Nairóbi, no Quênia, que testou o dispositivo em cerca de 250 pacientes recém-nascidos em terapia intensiva. "A maioria das mortes acontece nas primeiras 2 semanas."

Com este dispositivo, os bebês podem ser monitorados muito mais cedo, revelando problemas mais cedo e, esperançosamente, salvando vidas, diz ele.

A plataforma – que recebeu autorização da FDA para cuidados não críticos em pacientes adultos – pode ter aplicações em departamentos médicos. Rogers também está explorando usos na saúde materna, sobreviventes de derrames e pacientes com Parkinson e Alzheimer. Uma versão pode rastrear a apneia do sono, trazendo efetivamente o laboratório do sono para sua casa.

Monitoramento e diagnóstico de saúde mental. Certas condições de saúde mental podem se tornar mais facilmente tratadas por meio de dispositivos vestíveis que, por exemplo, medem os hormônios do estresse. "Há um interesse crescente em tentar medir os níveis de cortisol em humanos", diz Zhenan Bao, PhD, professor de engenharia química da Universidade de Stanford.

Os médicos já testam os níveis de cortisol através do sangue, saliva ou urina. Mas um wearable pode – através de fluido intersticial ou suor – ser usado para rastrear o cortisol continuamente, estabelecendo uma linha de base e rastreando se os níveis de estresse de um paciente estão melhorando ou piorando, diz ela.

Além disso, essas informações podem ser combinadas com outras medidas das funções do corpo, como frequência cardíaca e condutância da pele, para chegar a um diagnóstico e tratamento mais precisos, diz Bao.

Adesão medicamentosa e dosagem. O suor pode ser a chave para o monitoramento de drogas, diz Jason Heikenfeld, PhD, professor de engenharia elétrica da Universidade de Cincinnati. Não só poderemos saber se uma pessoa tomou um medicamento, mas os médicos podem monitorar a rapidez com que cada pessoa o metaboliza. Isso permitirá que os médicos prescrevam dosagens personalizadas, reduzindo os efeitos colaterais e os tornando mais eficazes.

"Nós vivemos na Idade da Pedra", diz Heikenfeld sobre os tempos atuais. "Não faz sentido uma idosa de 85 anos com 45 quilos tomar a mesma dose no mesmo tempo do que um jovem de 32 anos com sobrepeso.”

E muito mais. Misra e sua equipe do ASSIST Center estão desenvolvendo sensores para medir a qualidade do ar, possivelmente nos permitindo prever a saúde respiratória. Outros dispositivos podem medir o cheiro humano – voláteis na respiração estão associados ao câncer – revelando se um paciente com câncer está em remissão, por exemplo, diz Misra. O rastreamento do comportamento em adultos mais velhos pode ajudar a detectar mudanças nas habilidades de pensamento ou na memória.

“Os wearables se tornarão cada vez mais um preditor de saúde”, diz Misra. Se pudermos prever condições ou detectar doenças precocemente, podemos intervir mais cedo e ter melhores resultados de saúde.

À medida que esses dispositivos se tornam mais aceitos, eles passarão dos cuidados de saúde para o bem-estar do consumidor, melhorando não apenas os resultados médicos, mas também as mudanças de estilo de vida em larga escala, diz Daniele.

"E depois há o céu azul", diz ele. "Se todo mundo está usando um dispositivo que mede alguma coisa, podemos começar a fazer coisas como análise de saúde da população?" Ou poderíamos parar de forma mais estratégica a propagação de doenças infecciosas?

Ainda assim, mesmo enquanto os laboratórios estão repletos de demonstrações, a transição da vida real levanta questões: as pessoas usarão os wearables? Esses dispositivos fornecerão dados de qualidade? Como esses dados se manterão de acordo com nossos padrões ouro atuais em toda a medicina?

Misra está otimista. Ela prevê uma evolução séria em wearables em ambientes clínicos e comerciais dentro de 5 anos. Afinal, muitos de nós já estão acostumados a ter dispositivos de coleta de dados dentro ou ao nosso redor. O que significa que o futuro da saúde e da tecnologia médica, de muitas maneiras, já está aqui e no seu pulso… apenas esperando por uma atualização.