Aparelho de ultrassom de vestir serve para assistência médica ou automação

O aparelho de ultrassom vestível oferece monitoramento contínuo e de longo prazo da atividade muscular.
[Imagem: Muyang Lin]

Ultrassom de vestir

Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA) desenvolveram um aparelho de ultrassom vestível, projetado para aderir à pele com uma camada de adesivo e alimentado por uma bateria.

O dispositivo viabiliza o rastreamento de alta resolução da função muscular em tempo integral e sem procedimentos invasivos, o que tem aplicações não apenas em exames de saúde, mas também no controle de próteses e em interfaces humano-máquina.

Para fazer uma demonstração inicial, o dispositivo foi aplicado sobre a caixa torácica dos próprios pesquisadores para monitorar o movimento e a espessura do diafragma, que são úteis para avaliar a saúde respiratória.

"Ao rastrear a atividade do diafragma, a tecnologia poderia potencialmente dar suporte a pacientes com problemas respiratórios e aqueles que dependem de ventilação mecânica," disse o professor Joseph Wang.

A equipe também fez testes no antebraço, usando o ultrassom vestível para capturar as atividades musculares da mão e do pulso, o que permitiu seu uso como uma interface humano-máquina para controlar um braço robótico e jogar um jogo virtual.

O dispositivo é alojado em um gabinete de silicone flexível e consiste em três componentes principais: Um transdutor para enviar e receber ondas ultrassônicas; um circuito sem fio para controlar o transdutor, registrar os dados e transmiti-los para um computador; e uma bateria de polímero de lítio, que pode alimentar o sistema por pelo menos três horas.
[Imagem: Xiaoxiang Gao et al. - 10.1038/s41928-024-01271-4]

Controle de próteses e automação

Esta tecnologia de ultrassom vestível pode oferecer uma nova alternativa promissora ao padrão clínico atual, a eletromiografia (EMG), que envolve a aplicação de eletrodos de metal na pele para registrar a atividade elétrica muscular. Apesar do uso de longa data da EMG, ela sofre de baixa resolução e sinais fracos. Por exemplo, sinais de múltiplas fibras musculares frequentemente se misturam, tornando desafiador isolar as contribuições de fibras musculares específicas.

Já o ultrassom fornece imagens de alta resolução porque penetra mais profundamente nos tecidos, oferecendo informações detalhadas sobre a função muscular.

A tecnologia de ultrassom que a equipe desenvolveu tem ainda as vantagens adicionais de ser compacta, sem fio e com baixo consumo de energia. "Esta tecnologia poderia ser potencialmente usada por indivíduos durante suas rotinas diárias para monitoramento contínuo e de longo prazo," disse o pesquisador Xiangjun Chen, criador do aparelho.

Quando usado no antebraço, o dispositivo oferece rastreamento preciso do movimento muscular nas mãos e nos pulsos. Graças ao algoritmo de inteligência artificial que a equipe desenvolveu, o sistema é capaz de reconhecer vários gestos da mão somente a partir dos sinais de ultrassom. Ele reconheceu 13 graus de liberdade, cobrindo 10 articulações dos dedos e três ângulos de rotação do pulso. Como resultado, ele pode capturar até mesmo movimentos leves do pulso e dos dedos com alta sensibilidade.

Agora a equipe quer otimizar tudo, sobretudo aumentar a vida útil da bateria, para que o aparelho possa chegar ao mercado.