Creating Biomedical Technologies to Improve Health

Extendiendo el Alcance del Ultrasonido Prenatal

Monday, February 28, 2011

El ultrasonido les da una visión sin precedentes del embarazo a los futuros padres y a los proveedores de salud. Los sistemas de alta calidad ya capturan imágenes impactantes de las expresiones faciales del feto y de actividades como el movimiento de los dedos. Los sistemas básicos le permiten a los proveedores capacitados a diagnosticar las complicaciones más comunes del embarazo, como los nacimientos múltiples, los partos de nalgas en los que las nalgas de un bebé o los pies nacen primero, y la placenta previa, una condición en la cual la placenta crece sobre el cuello uterino y puede causar sangrado severo.

Sin embargo, uno de los retos que afrontan los pacientes en poblaciones rurales y marginadas es el acceso al ultrasonido prenatal. Los sistemas portátiles de bajo costo, que no requieren de un entrenamiento especial, podrían mejorar los resultados para las mujeres en estas áreas donde el riesgo de muerte es mucho más alto que para aquellas mujeres que reciben atención médica regular. Estudios recientes han demostrado que las mujeres en algunas partes de los Estados Unidos tienen 10 veces más probabilidades de morir por complicaciones de embarazo que las mujeres en algunas partes del oeste de Europa.1 Un ultrasonido de bajo costo podría detectar la placenta previa, siendo de particular importancia en África donde esta enfermedad es responsable de más de 50.000 muertes maternas cada año.

 

Dispositivos Costosos

Para crear novedosos transductores de ultrasonido, los investigadores de GE utilizan patrones de luz ultravioleta para exponer una mezcla de material fotosensible y polvo piezoeléctrico. Este método elimina el costoso y largo proceso de corte.

To create novel ultrasound transducers, GE researchers use patterned ultraviolet light to expose a mixture of photosensitive material and piezoelectric powder. This approach eliminates expensive and lengthy cutting.

En la actualidad, uno de los principales obstáculos hacia los sistemas de ultrasonido de bajo costo es el precio del transductor, el dispositivo que genera y recibe las ondas sonoras. El tamaño y la forma del transductor controlan el tipo de ondas sonoras que se usan para crear una imagen y también su claridad. Mientras los equipos de ultrasonido han recorrido un largo camino en los últimos 30 años – pasando de sistemas del tamaño de lavadoras a esos del tamaño de computadoras portátiles y disminuyendo en el costo general del sistema – el costo de producir los transductores sigue siendo alto.

Recientemente, los investigadores del Centro Global de Investigación de General Electric en Niskayuna, Nueva York, comenzaron a desarrollar un método de bajo costo para la fabricación de transductores de ultrasonido. El equipo, dirigido por el físico de GE Scott Smith, ha creado un método que pretende ser más rápido y menos costoso que los métodos tradicionales y que permite que los transductores tengan una gran variedad de formas y tamaños. El nuevo método podría llevar a que el ultrasonido sea haga disponible para los pacientes que más lo necesiten.

 

No Más Pegar y Cortar

Smith y su grupo utilizan la microimpresión digital (DMP, por sus siglas en inglés) para crear los novedosos transductores. DMP, es un método de fabricación desarrollado por Prabhjot Singh y el Laboratorio de Tecnologías de Fabricación de GE, que se utilizó inicialmente para la fabricación de cerámica estructural para componentes aeroespaciales. La simplicidad y la velocidad del DMP intrigó a Smith, quien se asoció con Singh para adaptar el proceso para que trabaje con los materiales básicos utilizados para crear los transductores. Con el DMP, los investigadores añaden polvos especiales que contienen cristales piezoeléctricos (una sustancia dura que emite cargas eléctricas cuando se le aplica presión) y compuestos orgánicos para formar una mezcla semejante a la pasta de dientes. La mezcla se unta finamente sobre una placa de metal y luego se expone a una luz ultravioleta. Cualquier material que no cure durante la exposición, se enjuaga. El proceso se repite hasta que el transductor esté en la forma y el tamaño deseado. Después el transductor se calienta a temperaturas cada vez más altas hasta que se endurece y se hace activo electrónicamente.

Un beneficio clave del nuevo método es que este elimina el proceso meticuloso de pegar y cortar que normalmente se asocia con la fabricación del transductor. Usando técnicas convencionales, los transductores se hacen pegando un material piezoeléctrico con capas de adaptación acústica. Las capas acústicas facilitan la transferencia de energía dentro y fuera del cuerpo. Después de unirse a estas piezas, una sierra de diamantes las corta lentamente en líneas rectas. El tiempo de corte varía según el tamaño y la forma del transductor. En el caso de los transductores obstétricos, que miden varios centímetros de largo y de 1 a 2 cm de ancho, cortar puede tardar varias horas.

"Una de las bellezas de la técnica de fabricación", dice Smith, es que los transductores se pueden hacer en cualquier forma o tamaño. Esta flexibilidad será útil para otras aplicaciones, como la cardiología, donde el transductor tiene que ser lo suficientemente pequeño para caber a través de las costillas.

 

Hacia Sistemas Inteligentes

Con este novedoso método de fabricación en su lugar, Smith y el equipo de investigación de GE están convirtiendo sus esfuerzos para simplificar la interfaz entre el operador y la máquina. Se trata de la creación de un sistema "inteligente" que ajuste automáticamente la calidad de la imagen, para que un operador que quizás no tenga una formación especializada en la obstetricia pueda enfocarse en el diagnóstico. En cuanto a la resolución o la claridad de la imagen, Smith dice que mientras el transductor no puede ofrecer imágenes con la misma claridad que los sistemas de alta calidad, estas serán adecuadas para determinar el número fetal, la orientación, y la ubicación de la placenta. "El objetivo de la resolución es que sea muy comparable con lo que está disponible actualmente", dice Smith.

Mientras que indicó que se requiere de mayor desarrollo tecnológico, Smith dijo que los sistemas con los nuevos transductores podrían estar en una fase inicial de evaluación clínica en este año.

Este trabajo es financiado en parte por el Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágines Biomédicas.

 


World Health Organization. Maternal Mortality in 2005: Estimates developed by WHO, UNICEF, UNFPA and the World Bank. Geneva, 2007.