Estudiantes de Harvard desarrollan un monitor portátil de constantes vitales para pacientes de cáncer infantil en hospitales con pocos recursos

Imagen: Los co-líderes del proyecto Jesse Thue, S.B. ’20, un estudiante concentrado en ingeniería eléctrica, y Michelle Walsh, S.B. ’20, una estudiante concentrada en bioingeniería, demuestran que el PediaTrack se puede llevar puesto. (Foto de Eliza Grinnell/SEAS Communications)

Fuente: https://www.seas.harvard.edu/content/vital-solution

Cada dos minutos, un niño es diagnosticado con cáncer. Pero la probabilidad de que el niño sobreviva a la enfermedad depende, en varios aspectos, más de la geografía que del régimen de tratamiento.

Sólo el 20 por ciento de los pacientes de cáncer infantil en países de ingresos bajos y medios como Bangladesh, Nigeria y Haití sobrevivirán, según la Iniciativa de Salud Global (GHI) del Centro de Cáncer y Trastornos Sanguíneos del Dana-Farber/Boston Children’s Children’s Cancer & Blood Disorders Center. Esta disparidad se debe en parte a una grave escasez de enfermeras en estos países (a menudo sólo hay una enfermera por cada 20 pacientes) poniendo en riesgo a los pacientes más vulnerables.

Para ayudar a abordar este problema tan extendido, una clase de estudiantes de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson aplicaron sus habilidades de diseño de ingeniería este otoño, colaborando con médicos de la GHI. Para el Proyecto de Solución y Diseño de Problemas de Ingeniería (ES 96), impartido por David Mooney (Profesor de Bioingeniería Familia Robert P. Pinkas) y Samir Mitragotri (Profesor de Bioingeniería Hiller) los estudiantes desarrollaron un sistema de monitorización de constantes vitales para ayudar a las enfermeras de los países de bajos recursos a identificar más rápidamente las posibles complicaciones del cáncer infantil, como infecciones o la sepsis.

“Debido a que hay una gran escasez de enfermeras en los países que en los que la GHI opera, las enfermeras a menudo no pueden tomar las constantes vitales de un paciente más de una vez cada 12 horas, pero la infección y la sepsis tienen un plazo muy limitado para la intervención” dijo Michelle Walsh, S.B. ’20, una estudiante que participó en el proyecto concentrada en bioingeniería. “Nos propusimos automatizar el proceso, para que las enfermeras puedan ser alertadas si hay signos de infección, incluso si no pueden estar al lado del paciente.”

Los estudiantes se enfocaron en la sepsis y la infección ya que a menudo son las complicaciones más peligrosas del tratamiento del cáncer infantil, que generalmente involucra quimioterapia que debilita severamente el sistema inmunológico del niño, dijo el co-líder del proyecto, Jesse Thue Thue, S.B. ’20, un estudiante concentrado en ingeniería eléctrica. Por ejemplo, la tasa de mortalidad por sepsis aumenta un 8 por ciento cada hora que se retrasa el tratamiento.

Thue y sus compañeros de clase desarrollaron PediaTrack, un dispositivo portátil que mide la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria de un paciente cada 10 minutos. El dispositivo transmite información a una base de datos que permite a los enfermeros rastrear a distancia las constantes vitales de un paciente y estudiar datos longitudinales.

El dispositivo portátil, que continuamente toma lecturas de electrocardiograma (ECG) y un sensor de temperatura, enciende LEDs de colores para mostrar el estado de un paciente.

Uno de los mayores retos a los que se enfrentaron los estudiantes al crear su dispositivo fue diseñar una carcasa lo suficientemente grande para los diferentes componentes electrónicos que aún fuese cómoda para que los niños la usaran, dijo Cathy Wang, S.B. ’20, una estudiante concentrada en bioingeniería.

“Consideramos muchos criterios distintos, como el alcance, la transpirabilidad, el tiempo de uso y la fiabilidad, todos los cuales contribuyen a nuestro objetivo general de diseñar algo que un niño pueda usar sin sentirse restringido”, dijo. “Es una carga para un niño y su familia pasar por la lucha contra el cáncer; queremos proporcionar todo el apoyo posible haciendo que los procesos hospitalarios sean más cómodos”.

Después de que el dispositivo tome las medidas, el dispositivo transmite y guarda los datos en un “hub” de software donde las lecturas del paciente están codificadas con colores blanco, amarillo o rojo para indicar si el paciente ha sobrepasado los umbrales seguros de temperatura corporal, frecuencia cardíaca o frecuencia respiratoria.

El software calcula si los datos están fuera de los límites normales en función de la edad del paciente y, a continuación, activa una alarma en el dispositivo. Las enfermeras pueden editar los límites de temperatura, respiración y frecuencia cardíaca basándose en factores adicionales.

El mayor reto para desarrollar los componentes de detección de temperatura consistía en incorporar un pequeño sensor con diferentes tipos de conexión en los circuitos del prototipo, dijo Nathan Sharp, S.B. ’20, un estudiante concentrado en bioingeniería. Después de aprender a soldar a pequeña escala, él y sus compañeros de equipo diseñaron una pequeña placa de circuito para que sirviese de adaptador para el chip sensor.

“La lección más importante que aprendí es lo valiosa que puede ser la colaboración entre las distintas disciplinas”, dijo. “Nuestra clase estaba formada por bioingenieros, ingenieros mecánicos, ingenieros eléctricos e ingenieros medioambientales, y todos tenían un papel importante en completar el diseño final”.

El prototipo final, que tiene una duración de batería de unas 40 horas y tarda cuatro horas en recargarse, cuesta $55 para producir, pero ese precio podría reducirse con la producción en masa, dijo Thue.

De cara al futuro, a los estudiantes les gustaría mejorar aún más los componentes de detección y software, al igual que crear una aplicación móvil para los médicos y permitir la integración del dispositivo con el sistema electrónico de registros de pacientes de un hospital.

“Nuestra solución se encuentra en la intersección de la recolección de datos, la comunicación y la interpretación”, dijo Thue. ” Controla tres constantes vitales que están diseñadas para detectar infecciones y la sepsis, incorpora un seguimiento continuo y realiza un seguimiento de los datos longitudinales que permite a los médicos proporcionar una atención más informada a los pacientes. Creemos que este dispositivo tiene un potencial significante”.

Mooney estaba impresionado con que los estudiantes idearan una solución creativa que también es muy práctica.

“Hicieron un trabajo maravilloso al integrar las distintas áreas de ingeniería para diseñar y construir su sistema, y probarlo en una serie de estudios. Este trabajo establece las bases para que este dispositivo avance hacia los ensayos clínicos”, dijo. “Espero que hayan aprendido a tener grandes expectativas para sí mismos, ya que son claramente capaces de alcanzar grandes metas. También espero que hayan aprendido la importancia del trabajo en equipo, y que se requiere el pleno esfuerzo de cada miembro del equipo para tener éxito”.

“Nos entusiasmó volver a trabajar con el profesor Mooney y su clase y ver como de entregados estaban los estudiantes para encontrar una solución tecnológica que se enfocara en las tasas de supervivencia de los niños con cáncer a nivel mundial”, dijo la directora de GHI, Irini Albanti. “Colaborar en las disciplinas de salud pública, ingeniería y medicina dentro de nuestra comunidad de Harvard nos permitirá estar más cerca de abordar las desigualdades en la oncología infantil mundial que no podríamos resolver por nuestra cuenta”.



Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *