Tecnologia

Monitor detecta níveis de glóbulos brancos perigosamente baixos

Um dos principais efeitos colaterais da quimioterapia é uma queda acentuada nos glóbulos brancos, o que deixa os pacientes vulneráveis ​​a infecções perigosas. Os pesquisadores do MIT já desenvolveram um dispositivo portátil que pode ser usado para monitorar os níveis de glóbulos brancos dos pacientes em casa, sem coletar amostras de sangue.

Tal dispositivo poderia prevenir milhares de infecções todos os anos entre os pacientes de quimioterapia, dizem os pesquisadores. Seu protótipo de mesa registra o vídeo das células do sangue fluindo pelos capilares logo abaixo da superfície da pele, na base da unha. Um algoritmo de computador pode analisar as imagens para determinar se os níveis de glóbulos brancos estão abaixo do limite que os médicos consideram perigoso.

“Nossa visão é que os pacientes terão este dispositivo portátil que eles podem levar para casa, e eles podem monitorar diariamente como eles estão reagindo ao tratamento. Se eles forem abaixo do limite, o tratamento preventivo poderá ser implantado”, diz Carlos Castro Gonzalez. , pós-doutorando no Laboratório de Pesquisa de Eletrônica (RLE) do MIT e líder da equipe de pesquisa.

Em um artigo publicado na Scientific Reports , os pesquisadores mostraram que o dispositivo poderia determinar com precisão se os níveis de glóbulos brancos eram muito baixos, em um estudo de 11 pacientes submetidos à quimioterapia.

O primeiro autor do artigo é Aurélien Bourquard, um pós-doutorado da RLE. Outros membros da equipe que desenvolveram a nova tecnologia incluem o engenheiro de pesquisa da IRL Ian Butterworth, o ex-pós-doutorado do MIT Alvaro Sanchez-Ferro, e o estudante de pós-graduação da Universidade Técnica de Madri, Alberto Pablo Trinidad.

Prevenção de infecção

Os pesquisadores começaram este projeto há quase quatro anos como parte do Consórcio MIT M + Vision de Madrid, que agora faz parte do MIT linQ. O programa atrai pós-docs de todo o mundo para tentar resolver problemas enfrentados por médicos e hospitais. Neste caso, a equipe de pesquisa visitou o departamento de oncologia de um hospital de Madri e descobriu que os baixos níveis de células brancas nos pacientes os tornavam suscetíveis a infecções com risco de vida.

Os pacientes de quimioterapia geralmente recebem uma dose a cada 21 dias. Após cada dose, os seus níveis de glóbulos brancos baixam e depois voltam a subir gradualmente. No entanto, os médicos geralmente só testam o sangue dos pacientes antes de uma nova dose, então eles não têm como saber se os níveis de glóbulos brancos caem para níveis perigosos após um tratamento.

“Nos EUA, um em cada seis pacientes de quimioterapia acaba hospitalizado com uma dessas infecções, enquanto seus glóbulos brancos são particularmente baixos”, diz Castro-Gonzalez. Essas infecções levam a internações longas e caras e são fatais em cerca de 7% dos casos. Os pacientes também precisam perder sua próxima dose de quimioterapia, o que atrasa seu tratamento contra o câncer.

A equipe do MIT estimou que, se houvesse uma maneira de detectar quando a contagem de células brancas dos pacientes ficava abaixo do limiar, eles poderiam ser tratados com antibióticos profiláticos e medicamentos que promovem o crescimento de glóbulos brancos, cerca de metade das 110.000 infecções que ocorrem pacientes de quimioterapia nos Estados Unidos a cada ano poderiam ser prevenidos.

A tecnologia usada pelos pesquisadores para resolver esse problema consiste em um microscópio de campo amplo que emite luz azul, que penetra cerca de 50 a 150 mícrons abaixo da pele e é refletida de volta para uma câmera de vídeo. Os pesquisadores decidiram imaginar a pele na base da unha, conhecida como o prego, porque os capilares estão localizados muito perto da superfície da pele. Esses capilares são tão estreitos que os glóbulos brancos precisam se espremer através de um de cada vez, facilitando a visualização.

A tecnologia não fornece uma contagem precisa de glóbulos brancos, mas revela se os pacientes estão acima ou abaixo do limite considerado perigoso – definido como 500 neutrófilos (o tipo mais comum de glóbulos brancos) por microlitro de sangue.

Detecção de limiar

No estudo da Scientific Reports , os pesquisadores testaram o dispositivo em 11 pacientes no Hospital Geral de Massachusetts e no Hospital Universitário La Paz, em Madri, em vários momentos durante o tratamento de quimioterapia. A abordagem demonstrou 95 por cento de precisão para determinar se os níveis de células brancas de um paciente estavam acima ou abaixo do limiar.

Para obter dados suficientes para fazer essas classificações, os pesquisadores registraram um minuto de vídeo por paciente. Três assistentes humanos cegos observavam os vídeos e anotavam sempre que um glóbulo branco passava. No entanto, desde que submeteram o artigo, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de computador para realizar a mesma tarefa automaticamente.

“Com base no conjunto de recursos que nossos avaliadores humanos identificaram, agora estamos desenvolvendo um algoritmo de inteligência artificial e visão artificial, com resultados preliminares que indicam a mesma precisão dos avaliadores”, diz Bourquard.

A equipe de pesquisa solicitou patentes sobre a tecnologia e lançou uma empresa chamada Leuko, que está trabalhando na comercialização da tecnologia com a ajuda da MIT Innovation Initiative, do MIT Deshpande Center for Technological Innovation, do MIT Sandbox Innovation Fund, do Martin Trust. Centro de Empreendedorismo, o MIT Translational Fellows Program e o MIT Venture Mentoring Service.

Para ajudar a levar a tecnologia ainda mais longe na direção da comercialização, os pesquisadores estão construindo um novo protótipo automatizado. “Automatizar o processo de medição é a chave para tornar viável um dispositivo de uso doméstico”, diz Butterworth. “A imagem precisa ocorrer no lugar certo no dedo do paciente, e a operação do dispositivo deve ser direta.”

Usando este novo protótipo, os pesquisadores planejam testar o dispositivo com outros pacientes com câncer. Eles também estão investigando se podem obter resultados precisos com comprimentos menores de vídeo.

Eles também planejam adaptar a tecnologia para que ela possa gerar contagens mais precisas de glóbulos brancos, o que a tornaria útil para monitorar receptores de transplante de medula óssea ou pessoas com certas doenças infecciosas, diz Castro-Gonzalez. Isso também poderia tornar possível determinar se os pacientes de quimioterapia podem receber a próxima dose antes de 21 dias.

“Há um ato de equilíbrio que os oncologistas devem fazer”, diz Sanchez-Ferro. “Normalmente os médicos querem fazer a quimioterapia o mais intensamente possível, mas sem imunossuprimir as pessoas. Os ciclos atuais de 21 dias são baseados em estatísticas do que a maioria dos pacientes pode tomar, mas se você estiver pronto cedo, eles podem trazer você de volta cedo e que pode se traduzir em melhor sobrevida “.

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