Dispositivos vestíveis usados em saúde cardiovascular

Dispositivos vestíveis

São aqueles produtos que podem ser usados no corpo e que integram a informática nas atividades da rotina diária, ou seja, podem ser entendidos como uma peça adicional de roupa ou acessório. Esta tecnologia permite aos consumidores conhecer as suas métricas de saúde, especialmente durante a atividade física, mas também são utilizados para cuidar de idosos, neste caso com a monitorização dos sinais vitais, mesmo em doenças como Parkinson e Alzheimer. No entanto, no campo médico, permite recolher e mostrar dados de saúde, movimento e outros dados sensoriais em tempo real, identificando tendências para projeções futuras , . Existem diferentes tipos de dispositivos vestíveis como mostra a Figura 1, que podem ser usados no pulso, peito, dedos, testa ou tornozelos e deve ser pequeno, pois o uso prolongado pode causar desconforto ao utilizador. Foram classificados como: a. acessórios (usados no pulso, rosto, cabeça e podem ser joias e cintos) b. têxteis eletrônicos (utilizados como vestuário, geralmente em fisiologia desportiva, ambientes militares ou mesmo em situações de stress devido à sua capacidade de produzir massagens) e c. pensos eletrônicos (aderem à pele e procuram monitorizar a fisiologia humana). A tecnologia vestível funciona através de WBAN (wireless body area network) que são redes criadas por mini sensores ligados ao corpo humano e que funcionam sem fios para fornecer informação .

Os dispositivos vestíveis podem ser divididos em: a. produtos de consumo, está disponível no mercado para a boa forma, o bem-estar, ou fins de entretenimento, b. médicos, estão disponíveis no mercado, mas muitas vezes só é acessível com receita para doentes e médicos, e destina-se a médicos aplicações, c. dispositivos de nível de pesquisa: pode ou não estar disponível no mercado, é direcionado para cientistas investigadores para recolher dados para fins de investigação . Os dispositivos são geralmente compostos por sensores, computador integrado e inteligência artificial, gerando uma tecnologia mais “inteligente”, mais personalizada e com possibilidade de fornecer feedback aos utilizadores. Funcionam capturando dados fisiológicos através de vários tipos de sensores, incluindo elétrodos, microfones, sensores de pressão, sensores óticos, sensores de temperatura e acelerómetros. Os biossensores combinados com o objeto vestível são fixados à superfície do corpo através da monitorização da temperatura, pressão arterial, eletrocardiograma, frequência cardíaca, saturação de oxigénio no sangue (SpO₂), postura, movimento, níveis de stress, análise de suor ou padrões de sono , , ver Figura 2.

Impacto económico dos Dispositivos vestíveis

Em 2019, a revista Forbes indicava que 1 em cada 6 pessoas usava estes dispositivos e estimou que eram esperadas poupanças de custos globais de cerca de 200 mil milhões de dólares no sector da saúde ao longo dos próximos 25 anos, em parte devido à capacidade preditiva, antes das manifestações clínicas. Poderá também reduzir os custos hospitalares até 16% nos próximos cinco anos e poderá ser útil para as companhias de seguros devido a menos sinistros . Quanto ao mercado dos dispositivos de saúde portáteis, foi avaliado em cerca de 40,7 mil milhões de dólares em 2023 e deverá atingir os 69,2 mil milhões de dólares em 2028, com um crescimento anual do mercado superior a 11 por cento .

Desafios

Dada a crescente utilização desta tecnologia na área da saúde e as promissoras aplicações na medicina preventiva, é necessário considerar as limitações e os desafios que devem ser cuidadosamente analisados:

• Qualidade dos dados: é necessário que a informação obtida seja fidedigna como base para a obtenção de benefícios clínicos, pelo que é necessária uma avaliação constante. O principal obstáculo encontra-se na forma não padronizada de realizar as medições, na variabilidade dos sensores e na forma de recolher e analisar a informação, dada a falta de contexto. Por isso, são necessários regulamentação, protocolos e o uso de fontes de dados de alta qualidade.
• Estimativas equilibradas: tendo em conta que podem existir sobrestimações ou subestimações na hora de fazer previsões. Uma possível solução seria a interoperabilidade, integrando e utilizando outros tipos de dados e bases de dados recolhidos por diferentes dispositivos, sensores e abordagens.
• Acesso para equidade em saúde: os utilizadores com maiores conhecimentos digitais e recursos socioeconómicos têm maior probabilidade de adquirir esta tecnologia, pelo que os benefícios não são equitativos.
• Justiça: face ao exposto, sem equidade no acesso, pode acontecer que as pessoas não sejam tratadas de forma justa em termos de cuidados médicos, da mesma forma que os dados não representam toda a população .

Outros aspetos como a interpretação da informação por parte do utilizador, dado que a interpretação deve ser feita por um profissional de saúde, custos, segurança da informação, privacidade e aspetos técnicos devem ser tidos em conta .

Uso médico

Segundo a revista Forbes, as tecnologias vestíveis estão a transformar o atendimento remoto, ou seja, no conforto das suas casas e apresenta 14 exemplos de utilizações aplicáveis incluindo a recolha contínua de sinais vitais (que permite dados em tempo real e sem lacunas nas observações), patches microfluídicos (permitem a análise de biomarcadores e a gestão de medicamentos), monitorização contínua da glicose, monitorização e processamento contínuo de sinais de IA, integração com registos médicos eletrônicos ou relógios inteligentes para cuidados cardíacos, integrando eletrocardiogramas .

Tabela 1. Usos médicos dos dispositivos vestíveis. Extraído e adaptado de Canali et al. (10)

Função	Usos	Exemplo
Monitorização	- Monitorização de pulso - Telemonitorização avançada - Sintomas de COVID-19 e monitorização dos efeitos a longo prazo	Para monitorizar a Covid-19, os aparelhos fazem medições como: temperatura, oximetria de pulso, frequência respiratória, monitorização da tosse e sons pulmonares, eletrocardiograma e pressão arterial entre outras, que visam mostrar risco de infeção, risco de gravidade e até possibilidade de cura (13).
Triagem/Screening	- Rastreio de fibrilação atrial - Rastreio da apneia do sono - Rastreio de doenças cardiovasculares	Dispositivos concebidos para potencialmente distinguir o tipo de apneia do sono e medir a sua gravidade através da medição do esforço respiratório, esforço torácico/abdominal, sons respiratórios, gravidade, posição, fluxo, ronco, PWA; pulso, SpO2; frequência cardíaca etc.(14)
Detecção	- Detecção de níveis de atividade física - Detecção pré-sintomática de infecções por COVID-19 - Detecção de gripe sazonal	Através de uma pulseira, é identificado se uma pessoa irá desenvolver alguma infeção após a exposição ao vírus influenza e prever a eventual gravidade da doença, medindo a frequência cardíaca em repouso, variabilidade da frequência cardíaca, acelerometria, atividade eletrodérmica da pele e a temperatura da pele (15).
Previsão	- Previsão de mortalidade e risco clínico - Previsão de infeções por COVID-19 - Previsão de exacerbações da doença pulmonar obstrutiva crónica	Sendo uma tecnologia que tem potencial no futuro e que requer mais desenvolvimento, os dispositivos vestíveis apresentam-se como uma opção para determinar se a DPOC se pode tornar complicada. A pontuação é realizada utilizando a saturação contínua de oxigénio e a frequência cardíaca com alterações três dias antes de uma exacerbação (16).

Saúde cardiovascular

As doenças cardiovasculares são um grupo de doenças do coração e dos vasos sanguíneos, entre elas: doença coronária, doença cerebrovascular, doença arterial periférica, doença cardíaca reumática, doenças cardíacas congénitas, trombose venosa profunda e embolia pulmonar. São a principal causa de morte, representando o 32% de todas as mortes globais em 2019, destas mortes, 85% foram devidas a ataque cardíaco e acidente vascular cerebral. A maioria das doenças cardiovasculares pode ser prevenida através da abordagem de fatores de risco comportamentais e ambientais, como o consumo de tabaco, alimentação pouco saudável e obesidade, sedentarismo, uso nocivo de álcool e poluição atmosférica (17). Estas tecnologias digitais de saúde têm permitido aos indivíduos assumir um papel ativo enquanto a sua saúde cardiovascular e o aumento do contacto paciente-prestador, através de modificações no estilo de vida para prevenção primária, rastreio de arritmia em indivíduos em risco, e gestão remota de doentes com insuficiência cardíaca, entre outras condições (4).

Tecnologia

Os dispositivos vestíveis cardiovasculares têm sido utilizados para detectar diferentes sinais biológicos relacionados às doenças cardiovasculares (ver Figura 3). As tecnologias mais utilizadas são:

• Contato Galvânico: o sinal elétrico pode ser um sinal de tensão ou de corrente e o contacto é feito com a pele e pode ser utilizado para medir parâmetros cardiovasculares, como o ECG e a FC, detectando potenciais diferenças gerado pelo coração. Também mede parâmetros cardiopulmonares como a impedância torácica, a frequência respiratória e o fluido pulmonar.
• Fotopletismografia: detecta parâmetros cardiovasculares baseado na absorção e dispersão da luz ótica pelo sangue na circulação periférica, é constituído por um díodo emissor de luz (LED) e um detetor ótico. O detector ótico detecta alterações na intensidade da luz emitida pelo LED, para determinar diferentes parâmetros como frequência cardíaca, variabilidade da frequência cardíaca, pressão arterial, volume sistólico e oxigénio saturação no sangue (SPO2).
• Ondas de radiofrequência RF: são ondas eletromagnéticas no espectro de frequências de 3 Khz a 300 MHz. Estas ondas ficam distorcidas quando são obstruídas por órgãos humanos e assim detecta diferentes parâmetros cardiovasculares, incluindo a FC, frequência respiratória, pressão arterial e fluido pulmonar (18).
• Acelerometria: com base em sensores de sistemas microeletromecânicos que medem a aceleração de um objeto através efeitos capacitivos, piezoresistivos e piezoelétricos, são utilizados para medir o volume e a intensidade da atrial fibrillation e da energia despesas.
• Eletrocardiograma ECG: capta a propagação de sinais elétricos potenciais de ação no coração. O ECG mede a diferença de potencial elétrico entre vários pontos no corpo com elétrodos montados na pele e retrata a despolarização e repolarização do coração. O ECG pode ser utilizado para monitorizar a FC, detectar arritmias e identificar isquemia ou enfarte do miocárdio, entre outros aplicações.
• Sismocardiograma: O sinal é a vibração local da parede torácica que ocorre com cada ciclo cardíaco incluindo movimento do coração, abertura e fecho das válvulas cardíacas e movimento do sangue na aorta, pode ser registado usando um acelerómetro ou giroscópio colocado no meio do esterno.
• Balistocardiograma: mede as forças de recuo do organismo em resposta ao ataque cardíaco ejeção de sangue na vasculatura, é geralmente registado na direção longitudinal (da cabeça aos pés) utilizando uma pesagem modificada sistemas baseados em balanças, camas ou mesas (4).

Figura 3

Aplicações em saúde cardiovasculares

Os dispositivos vestíveis para a saúde cardiovascular concentram-se principalmente na prevenção, deteção e previsão, através de diferentes dispositivos vestíveis inteligentes e as suas aplicações (ver Figura 4), monitorizando as seguintes condições:

Figura 4

Rastreio de atividade física

A monitorização da atividade física e do gasto energético permite-nos saber, sobretudo nos idosos com doenças crónicas, se cumprem a atividade física recomendada. Para tal, os dispositivos vestíveis utilizam acelerómetros que avaliam o movimento corporal em três planos ortogonais (anteroposterior, médio-lateral e vertical) fornecendo medidas como a contagem de passos, o tempo despendido em diferentes intensidades de atividade física, o comportamento sedentário e o gasto energético diário. É importante saber que existem algumas limitações na medição destes parâmetros em pessoas com diferentes padrões de marcha, como por exemplo deficiências neurológicas ou limitações ortopédicas ou musculoesqueléticas, principalmente em marcha lenta (20). Embora alguns estudos mostrem que é viável a utilização de dispositivos vestíveis para a promoção da atividade física, ainda são necessárias pesquisas adicionais para determinar a real viabilidade e eficácia (21).

Controlo da pressão arterial

Uma vez que a hipertensão é uma causa comum ou um fator que contribui para a insuficiência cardíaca e a hipotensão é um resultado comum da insuficiência cardíaca e do seu tratamento, os ajustes terapêuticos são feitos com base na sua medição, bem como monitorizar a adesão ao tratamento e modificação do estilo de vida. Com dispositivos vestíveis, através da oscilometria é possível ter um maior número de medições e em tempo real, para contribuir para a tomada de decisão (22). Embora alguns estudos tenham demonstrado reduções na pressão arterial sistólica e diastólica devido ao controlo através dos dispositivos, as evidências são mistas ou mesmo contraditórias, uma vez que são necessárias uma padronização das intervenções e uma participação sustentada do doente. No entanto, os resultados são promissores, complementando os métodos tradicionais de controlo da pressão arterial (23).

Condições cardíacas específicas

O ECG mostra informação espacial sobre a atividade elétrica do coração, sendo muito útil na deteção de enfarte agudo e crónico do miocárdio, que ajuda a diferenciar a artéria torácica nas artérias coronárias da artéria torácica não cardíaca. Outra função diagnóstica comum é a identificação e gestão de arritmias que localizam arritmias supraventriculares e ventriculares, outras condições como miocardite, pericardite e deformidades estruturais, desequilíbrio eletrolítico e embolias pulmonares podem manifestar-se como alterações na curva do ECG. Por conseguinte, a monitorização do ECG é utilizada em hospitais, mas também em lares para monitorização, monitorização de medicamentos, testes de esforço cardíaco, testes de desempenho desportivo, ECG fetal, avaliação pré-operatória etc. (24). Por exemplo, fibrilhação auricular é comum na insuficiência cardíaca e geralmente requer anticoagulação oral e outras terapêuticas. A monitorização é feita com eletrocardiograma e atualmente pode ser realizada através de um colete vestível muito mais confortável do que um aparelho Holter padrão, complementando a monitorização de casos de fibrilhação auricular (22). Para o enfarte do miocárdio, dada a sua natureza comum e muitas vezes assintomática, há necessidade de monitorização contínua do ECG através de dispositivos portáteis. Da mesma forma, foram avaliadas soluções para deteção de enfarte agudo baseadas em técnicas de Machine Learning e Deep Learning para detectar enfarte agudo em tempo real (25). Os diferentes tipos de dispositivos vestívesi são confortáveis e integram perfeitamente a monitorização do ECG no dia a dia das pessoas, no entanto a interpretação das medidas deve ser considerada, pois vários artigos têm apontado a imprecisão das medidas há algum tempo em atividades e aspectos relacionados com a segurança. Atualmente, esta tecnologia tem um elevado potencial no desenvolvimento da saúde dos cuidados cardiovasculares (24).

Diabetes

Os doentes com diabetes tipo 1 ou tipo 2 apresentam um risco aumentado de doenças cardiovasculares, como doença arterial coronária, acidente vascular cerebral, doença arterial periférica e insuficiência cardíaca. Os dispositivos de monitorização contínua da glicose apresentam vários benefícios, uma vez que podem fornecer alertas de segurança e promover a automonitorização da dosagem de insulina (4). A deteção de biomarcadores em fluidos biológicos, como eletrólitos ou metabolitos como a glicose, ácido úrico e lactato, pH, etc., pode ser realizada de forma não invasiva ou minimamente invasiva na urina, respiração, lágrimas, suor ou saliva, que são mais fáceis. de aceder a esse sangue. Os biossensores enzimáticos de glicose utilizam geralmente enzimas como a glicose oxidase (GOx) ou a glicose desidrogenase (GDH) para catalisar reações de oxidação da glicose e determinar a sua concentração ou sensores baseados em nanomateriais, como partículas metálicas, materiais à base de carbono ou polímeros condutores para facilitar a oxidação da glicose. Além da monitorização, os dispositivos vestíveis com esta tecnologia têm potencial para comunicação sem fios e integração com registos médicos e inteligência artificial que permitiriam a definição de protocolos precisos de gestão da diabetes (26).

Hiperlipidemia

A hiperlipidemia é um importante fator de risco para as doenças cardiovasculares. As lágrimas são uma matriz onde o colesterol pode ser medido, permitindo o desenvolvimento de lentes de contacto que permitem a monitorização constante do colesterol através de um biossensor eletroquímico que funciona através de reações enzimáticas com a colesterol oxidase. Este dispositivo mostrou uma correlação promissora entre os níveis de colesterol no sangue e nas lágrimas, mas são necessários mais estudos para determinar o seu potencial para uso clínico (27).

Inteligência artificial

A incorporação da inteligência artificial e da aprendizagem automática nas tecnologias vestíveis permitiu discernir padrões, analisar dados de forma mais eficiente e fornece informações personalizadas aos utilizadores, graças à precisão e eficiência na recolha e processamento de dados, o que resulta em mecanismos de correção de erros e melhoria análise de informação. Também importante é a conectividade otimizada e a gestão de dados, permitindo que sejam fornecidos alertas de saúde em tempo real aos utilizadores para deteção precoce de doenças cardiovasculares, monitorização personalizada da saúde e gestão remota de doentes (28). Foi assim que os modelos de IA foram desenvolvidos para diagnóstico e previsão de diversas doenças cardiovasculares e arritmias estão a ser desenvolvidos para dispositivos vestíveis e móveis, com algoritmos de aprendizagem profunda que apresentam um elevado desempenho em comparação com os métodos de análise existentes que utilizam interpretação manual (29).