Nosso Futuro Vestível, Parte 1: Como será a nova tecnologia?

Por Jerilyn Covert

Esta é a primeira de uma série em duas partes sobre o futuro da tecnologia wearable. A segunda parte examina os incríveis avanços em potência e eletrônica que farão com que as futuras tecnologias de desgaste funcionem e pode ser encontrada aqui.

23 de agosto de 2022 - Michael Snyder usa oito sensores em seu corpo todos os dias, incluindo dois relógios inteligentes em cada pulso.

Excesso? Alguns inatos desesperados precisam obter uma contagem de passos precisa... (Precisa ter seus 10.000!) Não. Ele é um geneticista que estuda como rastrear a saúde das pessoas usando objetos de uso - o termo relativamente novo para dispositivos que usamos em ou perto de nossa pele para medir qualquer coisa desde o ritmo cardíaco até quantas escadas subimos a cada dia.

De fato, seria estranho para ele não se esforçar com a acessorização eletrônica. Ele é diretor do Centro de Genômica e Medicina Personalizada de Stanford e um dos primeiros a mostrar como um relógio inteligente 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 objetos de uso logo serão capazes de fazer por todos nós.

Temos um gostinho deste futuro hoje, é claro. Vivemos numa época em que um relógio conta sua queima calórica, as calças consertam sua postura descendente de ioga canina e os óculos exibem notificações bem diante de seus olhos.

Mas os usáveis de amanhã não vão apenas aumentar seu treino ou seu celular - eles vão alertá-lo para doenças que se aproximam, gerenciar condições crônicas e ajudar os médicos a adaptar os tratamentos às necessidades únicas 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.

Seja bem-vindo ao nosso futuro desgastante.

A Técnica da "Idade da Pedra" de hoje Dicas para os Milagres Médicos de Amanhã

A ficção científica vem nos prometendo coisas novas e legais em nossa pele há décadas - mas como serão nossos artigos de vestuário e o que eles poderão fazer? O futuro está ganhando ritmo graças aos avanços nos materiais, sensores e fontes de energia voltados para as roupas de próxima geração que atingem dois objetivos principais: Ser menos intrusivos e mais confiáveis.

De fato, este novo e corajoso mundo vestível abrange estágios de desenvolvimento, e você pode comprar alguns dos aparelhos agora mesmo.

Os Smartwatches medem a freqüência cardíaca e os padrões de sono - aplicações emergentes podem usar estes dados para detectar uma infecção COVID-19 antes que você o faça. Uma camisa confortável pode medir seus sinais vitais continuamente em tempo real. E uma mancha na parte de trás do braço pode medir seus níveis de glicose 24 horas por dia, sem a necessidade de picadas nos dedos - você pode ver em tempo real como sua dieta afeta seu açúcar no sangue, dando-lhe um roteiro personalizado de como se alimentar.

Outros ainda estão se esforçando para tornar os artigos de uso amigável ao nosso dia-a-dia, tornando-os menores, mais flexíveis, extensíveis e até mesmo laváveis.

Os futuros artigos de vestuário podem ser "invisíveis", misturando-se em suas roupas ou adaptando-se ao seu corpo, diz Veena Misra, PhD, diretora do Centro ASSIST com financiamento federal, que reúne pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte e instituições parceiras para construir artigos de saúde de próxima geração.

Imagine uma camisa de aparência normal com sensores invisíveis tricotados no tecido, ou um dispositivo tão pequeno que possa se esconder sob sua unha - ou mesmo dentro de você (este não é o marca-passo de sua avó).

"Quando os artigos de uso podem ser muito finos e parecidos com a pele, eles serão mais úteis e impactantes", diz Misra.

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

Apesar dos desafios, os pesquisadores continuam dedicados a garantir que não importa quais dispositivos contenham a chave para nosso futuro atendimento à saúde, nós os usaremos bem.

Por que usar artigos de desgaste?

"Grandes dados" é positivamente gigantesco em saúde e medicina. Como a aprendizagem da máquina, a inteligência artificial (IA) e a análise de dados evoluem para aproveitar o poder de todos esses dados, os artigos de uso são os veículos ideais para coletá-los.

Estes avanços são "simbióticos", diz Michael Daniele, PhD, professor associado de engenharia elétrica e informática da Universidade Estadual da Carolina do Norte. "Se fizermos o desgaste certo, ele fornecerá dados de qualidade que poderão ser colocados na linha de dados de aprendizagem de máquinas - um grande pipeline de dados". Da mesma forma, esses dados não valem nada sem essas ferramentas para transformá-los em informação, diz ele.

Ao contrário dos métodos convencionais - que você provavelmente usa apenas em visitas médicas talvez uma ou duas vezes por ano - os artigos de desgaste 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. "Isso dá aos médicos outra flecha na aljava".

Também dá a você, o ser humano médio, o poder de fornecer-lhe uma visão do seu corpo em tempo real. O monitoramento contínuo fornece uma linha de base - e sua linha de base é única para você - revelando problemas e alertando você sobre eventos adversos.

Daí o Snyder ter sinalizado sua doença de Lyme antes de sentir alguma coisa.

"Você não dirige um carro sem um painel de instrumentos", diz ele. "Eu diria que é igualmente louco andar por aí sem um monitor de saúde".

Pesquisas mostram que os relógios inteligentes com ECG podem diagnosticar a fibrilação atrial (AFib) com precisão surpreendente (e algumas grandes marcas já receberam aprovação da FDA para as características da AFib), e eles podem um dia se mostrar úteis também para sinalizar ataques cardíacos.

Snyder e sua equipe foram os pioneiros em um aplicativo que se conjuga 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 3 dias antes do surgimento dos sintomas".

Ele espera escalar esta 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 tem que fazer é emparelhar isso com um smartwatch, e você tem um monitor de saúde para 3,8 bilhões de pessoas".

Como serão os futuros Wearables?

É claro, antes que os artigos de uso possam mudar o mundo, devemos estar dispostos a, você sabe, usá-los.

Isso significa dispositivos que não gritam "Ei, eu tenho uma condição de saúde!". A comodidade também é fundamental - quanto menos tivermos que administrar e interagir com eles, melhor. Já hoje sentimos esses limites.

"Sou dono de um relógio Apple, mas o número total de horas por semana que o uso não ultrapassa 20", diz Alper Bozkurt, PhD, professor de engenharia elétrica e informática da NC State. "Uma razão é que eu preciso continuar carregando-o, e eu continuo esquecendo-o no carregador. Chego ao meu escritório e digo: 'Oh meu Deus, esqueci meu relógio'".

Os artigos de uso futuro serão "desgastados e esquecidos", diz Bozkurt. Basta colocá-lo e ele desaparece no fundo, não há necessidade de recarregar ou até mesmo de pensar realmente sobre ele.

O que vamos ver:

Jóias inteligentes

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

Ainda assim, à medida que a eletrônica macia avança, os dispositivos desgastados no pulso podem se tornar mais finos, um dia se assemelhando a um pedaço de fita enrolado ao redor do pulso, diz Daniele.

Roupas

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 claramente obter um sinal de eletrocardiograma", diz ele, referindo-se a uma colocação padrão de eletrodos através de 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 vestuário esportivo. Athos transporta roupas inteligentes que detectam atividade muscular durante um exercício físico. A Sensoria Health oferece roupas superiores que medem o ritmo cardíaco e meias que medem a marcha e a batida de pés.

Outras aplicações podem passar de consumidor para uso clínico. A empresa Hexoskin, sediada em Montreal, vende camisas que monitoram seu ritmo cardíaco e saúde respiratória. A Biotricity, sediada 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 atuais tendem a incluir peças removíveis (microcontrolador, bateria), mas à medida que o campo avança, estas podem um dia ser integradas à peça de vestuário, diz Jur. Elas também serão laváveis.

O artigo de roupa depende do que você quer medir. Mas a compressão é uma obrigação para recuperar informações de dentro do corpo. As possibilidades incluem camisas, shorts, roupas íntimas, sutiãs, fitas de cabeça, bonés de crânio e mangas de braços, diz Jur, que também é chefe da pesquisa de nano-extensão de tecidos na Faculdade de Têxteis Wilson do Estado de NC.

Patches

Muitos especialistas estão apostando não em relógios ou roupas, mas em uma nova classe de vestíveis que aderem à pele como um adesivo, um penso rápido ou uma tatuagem temporária. Embora os adesivos ainda não sejam amplamente aceitos, eles prometem maior flexibilidade técnica na forma como o sensor ou a interface da pele é construída, diz Daniele.

O maior sucesso até hoje é, sem dúvida, 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 a glicose a cada poucos minutos e transmitindo a informação sem fio para seu celular. Tipicamente usados na barriga ou na parte traseira do braço, estes funcionam através de um minúsculo sensor inserido sob a pele para medir o nível de glicose no fluido intersticial - fluido no espaço entre as células.

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

O que o suor pode ser útil no futuro?

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

Outras áreas que estão sendo pesquisadas:

Sensores suaves, semelhantes aos da 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 como a pele" que é muito suave. Ele foi projetado para que qualquer pessoa possa se beneficiar, mas ele sugere que bebês prematuros em cuidados intensivos "poderiam se beneficiar mais".

Estes pacientes frágeis devem ter sinais vitais monitorados continuamente, envolvendo um "ninho de ratos" de fios e fita adesiva, explica ele. Mas ele e sua equipe (por meio de sua empresa inicial Sibel Health) desenvolveram sensores de monitoramento sem fio que poupam a delicada carne do bebê e ajudam a proporcionar um contato saudável da 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 arcar com muitos equipamentos de monitoramento caros, diz Rogers. Milhares já foram implantados na Zâmbia, Gana, Quênia, Índia, Paquistão e México.

"As taxas de mortalidade de recém-nascidos em países de baixa e média renda continuam extremamente altas", diz William Macharia, médico pediatra da Universidade Aga Khan, em Nairóbi, Quênia, que testou o dispositivo em cerca de 250 pacientes recém-nascidos em terapia intensiva. "A maioria das mortes acontece nas primeiras duas semanas".

Com este dispositivo, os bebês poderiam ser monitorados muito mais cedo, revelando problemas mais cedo e, espera-se, salvando vidas, diz ele.

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

Monitoramento e diagnóstico da saúde mental. Certas condições de saúde mental poderiam se tornar mais facilmente tratadas através de artigos de uso que, por exemplo, medem hormônios de 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 vestigial 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.

Não só isso, esta informação poderia ser combinada com outras medidas de funções corporais, como freqüência cardíaca e condutância da pele, para alcançar um diagnóstico e tratamento mais precisos, diz Bao.

Aderência e dosagem de drogas. 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 uma droga, como também os médicos podem monitorar a rapidez com que cada pessoa a metaboliza. Isto permitirá aos médicos prescrever dosagens personalizadas, reduzindo os efeitos colaterais e tornando as drogas mais eficazes.

"Vai ser a Idade da Pedra", diz Heikenfeld sobre os tempos atuais. "Nós vamos ser como, você foi a uma loja e sua avó de 85 anos que pesa 95 libras, e você que tem 32 anos e excesso de peso, recebeu o mesmo frasco de X que diz "tome este tanto a cada quatro horas até esta dose". Não faz nenhum sentido".

E muito mais. Misra e sua equipe no Centro ASSIST estão desenvolvendo sensores para medir a qualidade do ar, possivelmente nos permitindo prever a saúde respiratória. Outros dispositivos poderiam medir o cheiro humano - os 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 poderia ajudar a detectar mudanças nas habilidades de pensamento ou na memória.

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

À medida que estes dispositivos se tornarem mais aceitos, eles passarão da assistência médica para o bem-estar do consumidor, melhorando não apenas os resultados médicos, mas também as mudanças no estilo de vida em larga escala, diz Daniele.

"E depois há o céu azul", diz ele. "Se todos estão usando um dispositivo que mede algo, podemos começar a fazer coisas como análise da saúde da população"? Ou poderíamos parar mais estrategicamente a propagação de doenças infecciosas?

Ainda assim, mesmo enquanto os laboratórios estão repletos de demonstrações, a transição da vida real levanta questões: Será que as pessoas usarão os artigos de uso? Será que estes dispositivos fornecerão dados de qualidade? Como esses dados se manterão até nossos atuais padrões de ouro na medicina?

Misra é otimista. Ela prevê uma séria evolução em artigos de uso em ambientes clínicos e comerciais dentro de 5 anos.

Afinal de contas, muitos de nós já estamos acostumados a ter dispositivos de coleta de dados sobre ou ao nosso redor. O que significa que o futuro da saúde e da tecnologia médica, de tantas maneiras, já está aqui e em seu pulso ... apenas esperando por uma atualização.