¿Qué pasaría si las ecografías ya no se limitaran a los hospitales? Los pacientes con afecciones crónicas, como hipertensión e insuficiencia cardíaca, podrían ser monitoreados continuamente en tiempo real en casa o en movimiento, brindando a los profesionales de la salud conocimientos clínicos continuos en lugar de instantáneas ocasionales: un escaneo aquí y un chequeo allá. Este cambio de una atención reactiva hospitalaria a una atención preventiva, comunitaria y domiciliaria podría permitir una detección más temprana, una intervención oportuna y una atención verdaderamente personalizada.
Para hacer realidad esta visión, la Alianza Singapur-MIT para la Investigación y la Tecnología (SMART), la empresa de investigación del MIT en Singapur, ha lanzado un nuevo proyecto de investigación colaborativa: Wearable Imaging for Transforming Elderly Care (WITEC).
WITEC marca un esfuerzo pionero en tecnología portátil, imágenes médicas, investigación y ciencia de materiales. Se dedicará a la investigación y el desarrollo fundamentales del primer sistema portátil de imágenes por ultrasonido del mundo capaz de generar imágenes cardiovasculares intermitentes durante 48 horas para el monitoreo y diagnóstico continuo y en tiempo real de afecciones crónicas como la hipertensión y la insuficiencia cardíaca.
Este programa de investigación multimillonario y plurianual, apoyado por la Fundación Nacional de Investigación (NRF) de Singapur en el marco de su programa Campus de Excelencia en Investigación y Empresa Tecnológica, reúne a los mejores investigadores y expertos del MIT, la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapur) y la Universidad Nacional de Singapur (NUS). El Hospital Tan Tock Seng (TTSH) es el colaborador clínico de WITEC y llevará a cabo ensayos con pacientes para validar las imágenes cardíacas a largo plazo para el tratamiento de enfermedades cardiovasculares crónicas.
“Abordar los desafíos más apremiantes de la sociedad requiere un pensamiento innovador e interdisciplinario. Aprovechando el largo legado de SMART en Singapur como centro de investigación e innovación, WITEC aprovechará la experiencia interdisciplinaria (del MIT y de instituciones líderes en Singapur) para avanzar en una investigación transformadora que cree un impacto en el mundo real y beneficie a Singapur, los EE. UU. y las sociedades de todo el mundo. Este es el tipo de investigación colaborativa que no solo amplía los límites del conocimiento, sino que también redefine lo que es posible para el futuro de la atención médica”, afirma Bruce Tidor, director ejecutivo y director interino de SMART, quien también es profesor del MIT de ingeniería biológica e ingeniería eléctrica e informática.
Capacidades y equipos de precisión líderes en la industria
Para respaldar este trabajo, el laboratorio de WITEC está equipado con herramientas avanzadas, incluida la primera impresora 3D submicrométrica del sudeste asiático y el último sistema de imágenes ultrasónicas Verasonics Vantage NXT 256, que es la primera unidad de su tipo en Singapur.
A diferencia de las impresoras 3D convencionales que funcionan a escalas milimétricas o micrométricas, la impresora 3D de WITEC puede alcanzar una resolución submicrométrica, lo que permite fabricar componentes al nivel de células individuales o estructuras de tejido. Con esta capacidad, los investigadores de WITEC pueden crear prototipos de materiales bioadhesivos e interfaces de dispositivos con una precisión sin precedentes, algo esencial para garantizar una adhesión segura para la piel y una calidad de imagen estable a largo plazo.
Complementando esto está el último sistema de imágenes ultrasónicas de Verasonics. Equipado con un nuevo adaptador de transductor y compatible con una cantidad significativamente mayor de canales de control de sonda que los sistemas existentes, brinda a los investigadores la libertad de probar métodos de imágenes altamente personalizados. Esto permite una formación de haces más compleja, una captura de imágenes de mayor resolución y una integración con modelos de diagnóstico basados en IA, lo que abre la puerta a imágenes cardiovasculares de larga duración y en tiempo real que no son posibles con los equipos hospitalarios estándar.
Juntas, estas tecnologías permiten a WITEC acelerar el diseño, la creación de prototipos y las pruebas de su sistema portátil de imágenes por ultrasonido y demostrar la calidad de las imágenes en fantasmas y sujetos sanos.
Transformando la atención de enfermedades crónicas a través de la innovación portátil
Las enfermedades crónicas están aumentando rápidamente en Singapur y en todo el mundo, especialmente entre la población que envejece y las personas con múltiples enfermedades crónicas. Esta tendencia destaca la necesidad urgente de una atención domiciliaria eficaz y herramientas de seguimiento fáciles de usar que vayan más allá del seguimiento básico del bienestar.
Los dispositivos portátiles de consumo actuales, como los relojes inteligentes y las pulseras de fitness, ofrecen datos fisiológicos limitados, como la frecuencia cardíaca o el recuento de pasos. Si bien son útiles para la salud general, carecen de la profundidad necesaria para respaldar el manejo de enfermedades crónicas. Los sistemas de ultrasonido tradicionales, aunque clínicamente poderosos, son voluminosos, dependen del operador, solo pueden implementarse de manera episódica dentro de los hospitales y están limitados a instantáneas en el tiempo, lo que los hace inadecuados para un uso diario a largo plazo.
WITEC pretende cerrar esta brecha con su sistema portátil de imágenes por ultrasonido que utiliza tecnología bioadhesiva para permitir hasta 48 horas de imágenes ininterrumpidas. Combinada con diagnósticos mejorados por IA, la innovación tiene como objetivo apoyar la detección temprana, el diagnóstico previo en el hogar y el seguimiento continuo de enfermedades crónicas.
Más allá de mejorar los resultados de los pacientes, esta innovación podría ayudar a aliviar la escasez de mano de obra al liberar a los operadores de ultrasonido, enfermeras y médicos para que se centren en cuidados más complejos, al tiempo que reduce la demanda de camas y recursos de hospital. Al trasladar la monitorización a hogares y comunidades, la tecnología de WITEC permitirá la autogestión del paciente y una intervención oportuna, lo que potencialmente reducirá los costos de atención médica y aliviará las crecientes presiones financieras y de mano de obra de una población que envejece.
Impulsar la innovación a través de la colaboración interdisciplinaria
WITEC está dirigido por los siguientes investigadores principales codirectores: Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y profesor de ingeniería civil y ambiental en el MIT; Joseph Sung, vicepresidente senior de ciencias de la salud y la vida en NTU Singapur y decano de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian (LKCMedicine); Cher Heng Tan, decana adjunta de investigación clínica de LKCMedine; Chwee Teck Lim, profesora de ingeniería biomédica de la Sociedad NUS en NUS y directora del Instituto de Innovación y Tecnología en Salud de NUS; y Xiaodong Chen, distinguido profesor universitario de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NTU.
“Estamos muy orgullosos de reunir a un equipo excepcional de investigadores de Singapur y EE. UU. para ser pioneros en tecnologías centrales que harán realidad las imágenes por ultrasonido portátiles. Este esfuerzo combina una profunda experiencia en ciencia de materiales, ciencia de datos, diagnóstico de IA, ingeniería biomédica y medicina clínica. Nuestro enfoque por fases acelerará la traducción a una plataforma totalmente portátil que remodele la forma en que se monitorean, diagnostican y manejan las enfermedades crónicas”, dice Zhao, quien se desempeña como IP codirector de WITEC.
Hoja de ruta de investigación con amplio impacto en la atención médica, la ciencia, la industria y la economía.
Al reunir a destacados expertos de campos interdisciplinarios, WITEC promoverá el trabajo fundamental en materiales blandos, transductores, microelectrónica, ciencia de datos y diagnóstico de inteligencia artificial, medicina clínica e ingeniería biomédica. Como grupo de investigación y desarrollo de tecnología profunda, sus avances tendrán el potencial de impulsar la innovación en tecnología y fabricación de atención médica, diagnóstico, imágenes ultrasónicas portátiles, metamateriales, diagnósticos y análisis de salud basados en inteligencia artificial. También se espera que el trabajo de WITEC acelere el crecimiento de empleos de alto valor en investigación, ingeniería, validación clínica y servicios de atención médica, y atraiga inversiones estratégicas que fomenten la innovación biomédica y las asociaciones industriales en Singapur, Estados Unidos y más allá.
“Las enfermedades crónicas presentan desafíos importantes para los pacientes, las familias y los sistemas de atención médica, y con poblaciones que envejecen como Singapur, esos desafíos solo crecerán sin nuevas soluciones. Nuestra investigación sobre un sistema de imágenes por ultrasonido portátil tiene como objetivo transformar la atención diaria de quienes viven con enfermedades cardiovasculares y otras afecciones crónicas, brindando a los médicos conocimientos más completos y continuos para guiar el tratamiento, al tiempo que brinda a los pacientes mayor confianza y control sobre su propia salud. El trabajo pionero de WITEC marca un paso importante hacia el cambio de la atención de intervenciones episódicas basadas en hospitales a intervenciones más hospitalarias. gestión proactiva y cotidiana en la comunidad”, dice Sung, quien se desempeña como investigador principal adjunto de WITEC.
Se espera que este año comiencen ensayos clínicos dirigidos por Violet Hoon, consultora senior de TTSH, para validar la monitorización cardíaca a largo plazo en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares crónicas. Durante los próximos tres años, WITEC tiene como objetivo desarrollar una plataforma totalmente integrada capaz de generar imágenes intermitentes durante 48 horas a través de innovaciones en acopladores bioadhesivos, metamateriales nanoestructurados y transductores ultrasónicos.
Como empresa de investigación del MIT en Singapur, SMART está comprometida con el avance de tecnologías innovadoras que aborden desafíos globales apremiantes. WITEC se suma a los esfuerzos de investigación existentes de SMART que fomentan un rico intercambio de ideas a través de la colaboración con investigadores y académicos líderes de los Estados Unidos, Singapur y todo el mundo en áreas clave como la resistencia a los antimicrobianos, el desarrollo de terapias celulares, la agricultura de precisión, la inteligencia artificial y las tecnologías de detección 3D.