Parche de ultrasonido portátil para embarazos de alto riesgo

El desarrollo fetal, rápido y complejo, exige un monitoreo prenatal meticuloso para garantizar resultados óptimos en el embarazo. Sin embargo, los métodos tradicionales, como la cardiotocografía, están sujetos a diagnósticos inexactos e intervenciones innecesarias, con tasas de falsos positivos de hasta el 50 %. Por otro lado, la ecografía convencional, aunque es un pilar en el diagnóstico fetal, depende en gran medida de la habilidad del operador.

En este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Oxford ha desarrollado el UPatch, un parche de ultrasonido portátil capaz de realizar un monitoreo continuo y autónomo del feto, incluyendo la adquisición de estructuras anatómicas y velocidades de flujo sanguíneo con una calidad de señal comparable a la de los dispositivos manuales más grandes.

Este avance, validado en 62 embarazos, permite el seguimiento en tiempo real de los vasos fetales con movimiento, incluso durante los desplazamientos maternos, sin requerir la intervención de un ecografista.

El dispositivo integra tres estrategias para mejorar la relación señal-ruido y la resolución de imagen:

1. Transductores fabricados mediante multipaso, que aumentan el ancho del elemento en un 58 % y mejoran la relación señal-ruido en 7,2 dB sin incrementar la diafonía entre elementos adyacentes.
2. Una lente acústica que reduce el ancho del haz focal en un 25 %, mejorando la sensibilidad del doppler color y la resolución espacial.
3. Una jaula de Faraday flexible que encapsula los elementos y reduce la interferencia electromagnética en 11,7 dB/Hz.

El UPatch cumplió con los estándares de seguridad acústica de la AIUM (American Institute of Ultrasound in Medicine) y la BMUS (British Medical Ultrasound Society), con índices térmicos y mecánicos muy por debajo de los umbrales recomendados para monitoreo continuo. Por ejemplo, el índice mecánico (MI) fue de 0,38 (límite recomendado: ≤ 0,7), y los índices térmicos de tejido blando, hueso y cráneo oscilaron entre 0,02 y 0,38, todos inferires a 0,7. 

El estudio prospectivo para la primera validación incluyó a 62 participantes con diversidad en profundidad de vasos, orientación y ubicación placentaria. El UPatch demostró una excelente concordancia con los dispositivos clínicos manuales en la medición de la relación sístole-diástole, el índice de pulsatilidad, el índice de resistencia, la frecuencia cardíaca fetal.

Además, el dispositivo permitió medir con precisión estructuras anatómicas fetales (diámetro biparietal, circunferencia cefálica, circunferencia abdominal y longitud del fémur) para estimar el peso fetal.

Uno de los mayores desafíos en el monitoreo fetal es el movimiento constante del cordón umbilical debido a los movimientos maternos, fetales o las contracciones uterinas. El UPatch incorpora un algoritmo basado en segmentación de imágenes que identifica regiones pulsátiles mediante el cálculo de la varianza en la intensidad de píxeles doppler color en cuadros consecutivos, además de registrar el centroide espacial de la región principal como puerta de muestreo, donde se dirige un haz enfocado para adquirir espectros de flujo sanguíneo con mayor intensidad de señal.

La precisión del algoritmo se validó comparando las puertas de muestreo registradas automáticamente con las marcadas por un ecografista en un test doble ciego. El 91,9% de las puertas de muestreo en dirección lateral y el 90,5 % en dirección axial presentaron una discrepancia ≤ 2 mm (un estándar clínico aceptado). Además, el 94,2 % de las imágenes adquiridas con el dispositivo clínico y el 91,2 % de las adquiridas con el UPatch fueron consideradas precisas por tres ecografistas independientes.

Para embarazos de alto riesgo, el UPatch se utilizó para monitorear el flujo sanguíneo de la arteria umbilical de forma continua en 52 participantes, generando mediciones longitudinales que distinguieron entre fluctuaciones transitorias y compromisos sostenidos. Los índices doppler mostraron una relación monótona con la edad gestacional y permitieron diferenciar embarazos de alto riesgo (como preeclampsia, diabetes gestacional o restricción del crecimiento intrauterino) de los saludables.

En un caso de preeclampsia, el UPatch reveló la gravedad de la restricción del crecimiento intrauterino, lo que llevó a una cesárea de emergencia para prevenir el óbito fetal. Este hallazgo subraya el potencial del dispositivo para detectar tempranamente complicaciones y optimizar el momento del parto.