Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han diseñado un monitor de ultrasonidos portátil, en forma de parche, que puede obtener imágenes de los órganos internos del cuerpo sin necesidad de un ecógrafo ni de aplicar gel. El nuevo estudio ha demostrado que el parche puede obtener imágenes precisas de la vejiga y determinar su grado de llenado y, según los investigadores, esto podría ayudar a los pacientes con trastornos de la vejiga o los riñones a saber con mayor facilidad si estos órganos funcionan correctamente.

Este método también podría adaptarse para controlar otros órganos del cuerpo cambiando la ubicación de la matriz de ultrasonidos y ajustando la frecuencia de la señal. Estos dispositivos podrían permitir la detección precoz de cánceres que se forman en el interior del organismo, como el de ovario, según publican en la revista ´Nature Electronics´.

"Esta tecnología es versátil y puede utilizarse no sólo en la vejiga, sino en cualquier tejido profundo del cuerpo. Es una plataforma novedosa que puede realizar la identificación y caracterización de muchas de las enfermedades que llevamos en el cuerpo", afirma Canan Dagdeviren, profesor asociado del Laboratorio de Medios del MIT y autor principal del estudio.

El laboratorio de Dagdeviren, especializado en el diseño de dispositivos electrónicos flexibles y portátiles, ha desarrollado recientemente un monitor de ultrasonidos que puede incorporarse a un sujetador y utilizarse para detectar el cáncer de mama. En el nuevo estudio, el equipo utilizó un método similar para desarrollar un parche portátil que puede adherirse a la piel y tomar imágenes por ultrasonidos de órganos situados en el interior del cuerpo.

Para su primera demostración, los investigadores decidieron centrarse en la vejiga, en parte inspirados por el hermano pequeño de Dagdeviren, al que diagnosticaron un cáncer de riñón hace unos años. Tras la extirpación quirúrgica de uno de sus riñones, tenía dificultades para vaciar completamente la vejiga. Dagdeviren se preguntó si un monitor de ultrasonidos que revelara el grado de llenado de la vejiga podría ayudar a pacientes como su hermano o a personas con otros tipos de problemas de vejiga o riñón.

"Millones de personas padecen disfunción vesical y enfermedades relacionadas, y no es de extrañar que la monitorización del volumen de la vejiga sea una forma eficaz de evaluar su salud y bienestar renales", afirma.

En la actualidad, la única forma de medir el volumen de la vejiga es mediante una sonda de ultrasonidos tradicional y voluminosa, que requiere acudir a un centro médico. Dagdeviren y sus colegas querían desarrollar una alternativa portátil que los pacientes pudieran utilizar en casa.

Para lograrlo, crearon un parche flexible de caucho de silicona, incrustado con cinco matrices de ultrasonidos fabricadas con un nuevo material piezoeléctrico que los investigadores desarrollaron para este dispositivo. Las matrices están colocadas en forma de cruz, lo que permite al parche obtener imágenes de toda la vejiga, que mide unos 12 por 8 centímetros cuando está llena.

El polímero que compone el parche es pegajoso por naturaleza y se adhiere suavemente a la piel, por lo que es fácil de poner y quitar. Una vez colocado en la piel, la ropa interior o los leggings pueden ayudar a mantenerlo en su sitio.

En un estudio realizado con colaboradores del Center for Ultrasound Research and Translation y del Departamento de Radiología del Hospital General de Massachusetts, los investigadores demostraron que el nuevo parche podía captar imágenes comparables a las tomadas con una sonda de ultrasonidos tradicional, y que estas imágenes podían utilizarse para rastrear cambios en el volumen de la vejiga.

Para el estudio, reclutaron a 20 pacientes con distintos índices de masa corporal. Primero se tomaron imágenes con la vejiga llena, luego con la vejiga parcialmente vacía y, por último, con la vejiga completamente vacía. La calidad de las imágenes obtenidas con el nuevo parche era similar a la de las tomadas con ultrasonidos tradicionales, y las matrices de ultrasonidos funcionaron en todos los sujetos, independientemente de su índice de masa corporal.

Con este parche no se necesita gel de ultrasonidos ni aplicar presión, como con una sonda de ultrasonidos normal, porque el campo de visión es lo bastante amplio como para abarcar toda la vejiga. Para ver las imágenes, los investigadores conectaron sus matrices de ultrasonidos al mismo tipo de ecógrafo que se utiliza en los centros médicos de diagnóstico por imagen. Sin embargo, el equipo del MIT está trabajando ahora en un dispositivo portátil, del tamaño de un smartphone, que podría utilizarse para ver las imágenes.

"En este trabajo, hemos seguido desarrollando una vía hacia la traslación clínica de biosensores ultrasónicos conformables que aportan información valiosa sobre parámetros fisiológicos vitales. Nuestro grupo espera seguir avanzando y desarrollar un conjunto de dispositivos que, en última instancia, reduzcan la brecha de información entre los médicos y los pacientes", afirma Anthony E. Samir, director del Centro de Investigación y Traslación de Ultrasonidos del MGH y catedrático asociado de Ciencias de la Imagen en Radiología del MGH, que también es autor del estudio.

El equipo del MIT también espera desarrollar dispositivos de ultrasonidos que puedan utilizarse para obtener imágenes de otros órganos del cuerpo, como el páncreas, el hígado o los ovarios. En función de la ubicación y profundidad de cada órgano, los investigadores necesitan alterar la frecuencia de la señal de ultrasonidos, lo que requiere diseñar nuevos materiales piezoeléctricos. Para algunos de estos órganos, situados a gran profundidad, el dispositivo podría funcionar mejor como implante que como parche.

"Para cualquier órgano que necesitemos visualizar, volvemos al primer paso, seleccionamos los materiales adecuados, diseñamos el dispositivo correcto y lo fabricamos todo en consecuencia", antes de probarlo y realizar ensayos clínicos, explica Dagdeviren.

"Este trabajo podría convertirse en un tema central de la investigación sobre ultrasonidos, motivar un nuevo enfoque para el diseño de futuros dispositivos médicos y sentar las bases de muchas más colaboraciones fructíferas entre científicos de materiales, ingenieros eléctricos e investigadores biomédicos", afirma Anantha Chandrakasan, decano de la Facultad de Ingeniería del MIT, catedrático Vannevar Bush de Ingeniería Eléctrica e Informática y autor del artículo.