Por que engenheiros trabalham para construir oxímetros de pulso melhores
Dispositivo utilizado para monitorar a frequência cardíaca e o oxigênio no sangue – o oxímetro – é falho para pessoas com pele escura e cientistas trabalham para corrigir viés.
Por MIT Technology Review Brasil
Os oxímetros são dispositivos que oferecem informações vitais sobre a saúde do paciente. Eles são utilizados para monitorar a frequência cardíaca e o oxigênio no sangue. Porém, a sua eficácia em pessoas com a pele escura tem sido alvo de discussões nos Estados Unidos.
Basicamente, os oxímetros disponíveis hoje funcionam da seguinte maneira: eles são fixados em alguma parte do corpo — geralmente na ponta do dedo —, de forma que LEDs que emitem luz em dois comprimentos de onda diferentes e sensores trabalham em conjunto para determinar quanto dessa luz passa através do tecido. Já que a hemoglobina no sangue oxigenado e no sangue desoxigenado absorve esses comprimentos de onda de maneira diferente, calculando a proporção entre as medições da luz vermelha e as medições da luz infravermelha, o dispositivo consegue aferir a saturação de oxigênio no sangue.
A questão é que alguns fatores podem afetar a quantidade de luz absorvida: esmalte escuro, tatuagens ou melanina. “Se uma pessoa tiver um tom de pele mais escuro, ela absorverá mais luz. Imagine que há 100 fótons de luz passando por um dedo. Alguns são absorvidos pelo sangue, alguns pelos ossos e alguns pela melanina da pele. Portanto, se alguém tem um tom de pele mais escuro, talvez cinco fótons passem em vez de 20. E caso o dispositivo não compense isso de alguma forma, pode haver erros no resultado”, diz Maggie Delano, engenheira do Swarthmore College, universidade situada nas proximidades da Filadélfia, nos Estados Unidos.
Erros desse tipo incorrem em consequências clínicas relevantes, uma vez que o oxigênio no sangue é um dos principais sinais vitais que os médicos usam para determinar se alguém precisa receber oxigênio ou ser internado no hospital. O problema é alvo de diversas pesquisas dos engenheiros norte-americanos, uma delas em curso na Tufts University, universidade que fica em Massachusetts. A pesquisadora Valencia Koomson e seus colegas desenvolveram um dispositivo que pode detectar quando a qualidade do sinal é ruim ou quando o usuário tem um tom de pele mais escuro e compensar enviando mais luz.
“Estamos lidando com sinais óticos muito fracos que precisam atravessar tecidos com muitos elementos que absorvem e espalham luz. É muito parecido com quando você está andando de carro e atravessa um túnel. Você perde o sinal do celular por causa da absorção dos materiais no túnel, de modo que o sinal transmitido pela torre do celular fica fraco demais para ser processado pelo seu telefone”, esclarece Koomson. A equipe está colaborando com uma empresa fabricante de dispositivos médicos para desenvolver um protótipo para ensaios clínicos.
Na Brown University, em Providence, engenheiros estão tentando encontrar uma solução alternativa usando LEDs especiais que podem emitir feixes de luz polarizados. Já na University of California, em San Diego, uma equipe desenvolve um oxímetro que usa luz e som, e corrige o tom da pele. Outro estudo é feito na University of Texas para trocar a luz vermelha padrão dos oxímetros de pulso pela luz verde, que retorna em vez de ser absorvida.
Por fim, na Washington University, o engenheiro mecânico Neal Patwari quer trocar o algoritmo de funcionamento dos dispositivos. Um oxímetro de pulso faz quatro medições diferentes, duas em cada comprimento de onda. Uma medição ocorre enquanto o coração empurra o sangue através das artérias, quando o fluxo sanguíneo está no máximo; e a outra ocorre entre os pulsos, quando o fluxo sanguíneo está no mínimo. Esses quatro números são inseridos em um algoritmo que calcula proporções. “Quando você pega dois números e os divide, pode obter alguns efeitos estranhos quando o denominador é barulhento. E um dos fatores que podem aumentar o ruído é a pele com pigmentação escura”, diz Patwari. Ele espera encontrar um algoritmo que não dependa de proporções, o que poderia oferecer um resultado menos tendencioso.
Os estudos são considerados interessantes e a expectativa dos especialistas é de que quando o dispositivo de cada pesquisa estiver pronto para aprovação regulatória o nível de desempenho será ainda maior. Em fevereiro de 2024, o órgão regulatório norte-americano, o FDA (Food and Drug Administration), reuniu a equipe do comitê consultivo para refletir sobre melhores maneiras de avaliar a ação dos oxímetros em pessoas com diversos tons de pele. Os membros do comitê analisaram uma proposta que exigiria que as empresas testassem o dispositivo em pelo menos 24 pessoas cujos tons de pele abrangessem toda uma escala de 10 tons. A exigência atual é que o estudo inclua 10 pessoas, duas das quais têm pele “pigmentada escura”. Sem uma nova definição, nos Estados Unidos profissionais da saúde se questionam sobre a confiabilidade nas ferramentas existentes.
Em 2023 um centro de saúde comunitário de Oakland, Califórnia, chegou a abrir um processo contra alguns dos maiores fabricantes e vendedores de oxímetros de pulso, pedindo que a venda fosse proibida até que as leituras fossem comprovadamente precisas para pessoas com pele escura, ou até que os dispositivos tenham uma etiqueta de advertência.
Este texto é um conteúdo adaptado, publicado originalmente pela MIT Technology Review nos Estados Unidos. Disponível em:
https://www.technologyreview.com/2024/02/09/1087956/engineering-better-pulse-oximeters/
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