Novo dispositivo oferece dados de amamentação em tempo real para pais e médicos

Novo dispositivo oferece dados de amamentação em tempo real para pais e médicos

Embora a amamentação traga muitos benefícios para a mãe e para o seu bebé, tem uma grande desvantagem: é incrivelmente difícil saber quanto leite o bebé está a consumir.

Para incentivar a amamentação, uma equipa interdisciplinar de engenheiros, neonatologistas e pediatras da Northwestern University desenvolveu um novo dispositivo portátil que pode fornecer monitorização contínua de nível clínico do consumo de leite materno.

O dispositivo discreto envolve silenciosa e confortavelmente o seio da mãe que amamenta durante a amamentação e transmite dados sem fio para um smartphone ou tablet. A mãe pode então ver uma representação gráfica ao vivo da quantidade de leite que seu bebê consumiu em tempo real.

Ao eliminar a incerteza, o dispositivo pode proporcionar tranquilidade aos pais durante os primeiros dias e semanas do bebê. Em particular, a nova tecnologia poderá ajudar a reduzir a ansiedade dos pais e melhorar a gestão clínica da nutrição de bebés vulneráveis ​​na unidade de cuidados intensivos neonatais (UCIN).

O estudo é publicado na revista na quarta-feira (14 de maio).Engenharia Biomédica da Natureza. Para garantir a sua precisão e praticidade, o dispositivo passou por vários níveis de avaliação rigorosa, incluindo modelagem teórica, experimentos de bancada e testes em uma coorte de novas mães hospitalizadas.

“Há muito tempo que é um desafio para os pais e prestadores de cuidados de saúde saber exatamente quanto leite uma criança recebe durante a amamentação”, disse John A. Rogers, da Northwestern, que liderou o desenvolvimento do dispositivo. “Esta tecnologia elimina essa incerteza e proporciona uma forma conveniente e fiável de monitorizar a ingestão de leite em tempo real, seja no hospital ou em casa.”

A incerteza sobre se uma criança está a receber nutrição suficiente pode causar stress às ​​famílias, especialmente às mães que amamentam com bebés prematuros na unidade de cuidados intensivos. Atualmente, existem apenas maneiras complicadas de medir a quantidade de leite que um bebê consumiu durante a amamentação, por exemplo. B. Pesar o bebê antes e depois da alimentação. Esperamos que este sensor seja um grande avanço na manutenção da lactação, reduzindo o estresse das famílias e aumentando a segurança para os médicos à medida que os bebês progridem na amamentação, mas ainda necessitam de suporte nutricional. Reduzir a incerteza e apoiar as famílias no alcance dos seus objectivos de amamentação resulta em crianças mais saudáveis, mães mais saudáveis ​​e comunidades mais saudáveis. “

Dr. Daniel Robinson, neonatologista da Northwest Medicine e colega enfermeiro do estudo

Rogers é um pioneiro da bioeletrônica que é professor Louis Simpson e Kimberly Querrey de Ciência e Engenharia de Materiais, Engenharia Biomédica e Cirurgia Neurológica na Northwestern – onde ocupa cargos na Escola de Engenharia McCormick e na Escola de Medicina Feinberg e diretor do Instituto Querrey Simpson de Bioeletrônica (QSIB) tem (QSIB). Robinson é professor associado de pediatria na Feinberg e médico assistente na divisão de neonatologia do Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie, em Chicago. Rogers e Robinson lideraram o estudo com os drs. Craig Garfield, professor de pediatria da Feinberg e médico da Lurie Children's, e Dra. Jennifer Wicks, pediatra da Lurie Children's.

Três pesquisadores de pós-doutorado do QSIB contribuíram igualmente para o projeto, cada um deles membro do corpo docente na Coreia: Jiyhe Kim, professor assistente na Universidade Ajou, liderou o projeto do dispositivo e apoiou os ensaios clínicos. Seyong OH, professor assistente da Universidade Hanyang, desenvolveu a eletrônica sem fio; e Jae-young Yoo, professor assistente da Universidade Sungkyunkwan, desenvolveram métodos para análise de dados. Kim e OH são coautores de Raudel Avila, professor assistente de engenharia mecânica na Rice University e Northwestern Ph.D. graduado que liderou modelagem computacional.

Atenda a uma necessidade não atendida

O projeto começou há quatro anos, quando neonatologistas e pediatras da equipe de Lurie Children abordaram a equipe de Rogers com uma necessidade crítica e não atendida. Como a transferência de leite da mãe para o bebê não é visível durante a amamentação e o fluxo de leite varia, é quase impossível saber o volume exato de leite de um bebê em uma sessão.

“Atualmente não existem formas fiáveis ​​de saber quanto os bebés comem durante a amamentação”, disse Wicks, que é mãe de três filhos. “Alguns pediatras e consultores de lactação usam uma balança para pesar um bebê antes e depois da alimentação, e essa medição fornece uma estimativa decente da quantidade de leite que o bebê bebeu. Mas, infelizmente, as escolas para bebês não são pequenas e a maioria das pessoas não possui cadeiras para bebês.

Outra opção para as mães é bombear o leite materno para uma mamadeira. Embora a alimentação com mamadeira forneça medições precisas de volume e confirmação visual de que o bebê está consumindo leite, ela elimina os benefícios do contato pele a pele. As etapas adicionais de bombeamento, armazenamento e manuseio do leite são demoradas e podem até aumentar o risco de contaminação bacteriana.

“A amamentação tem vários benefícios em comparação com a alimentação com leite materno com mamadeira”, disse Wicks. “Em primeiro lugar, esse vínculo pele a pele é benéfico tanto para os bebês quanto para as mães. Além disso, a amamentação real geralmente estimula melhor a produção de leite”.

Embora outros investigadores académicos e pequenas empresas iniciantes tenham investigado tecnologias para monitorizar aspectos do leite materno e da alimentação, os estudos revistos por pares são escassos.

“Com base nas nossas revisões da literatura científica e nas nossas discussões com pediatras e neonatologistas, não existem tecnologias clinicamente validadas que atendam a esta importante necessidade médica”, disse Rogers. “Nosso trabalho preenche essa lacuna.”

Coloque a estratégia certa em prática

A equipe de Rogers desenvolveu anteriormente sensores corporais sem fio macios e flexíveis para monitorar bebês na unidade de terapia intensiva, bem como sensores vestíveis para rastrear a drenagem do fluxo de fluido através de shunts, comumente usados ​​para tratar pacientes com hidrocefalia. Com experiência em trabalhar com populações vulneráveis ​​e no desenvolvimento de dispositivos que medem o fluxo de fluidos, Rogers e sua equipe eram os candidatos ideais para o projeto.

“Os nossos colegas clínicos perguntaram-nos se poderíamos desenvolver um sensor que permitisse às novas mães determinar quanto leite os seus bebés consomem durante uma sessão de cuidados”, disse Rogers. "No início, não tínhamos certeza de como abordar o problema. As estratégias que usamos para obter o fluxo através dos shunts à medida que passam por locais superficiais sob a pele não funcionam porque os dutos de leite estão muito abaixo da superfície da pele."

Depois de anos de tentativas fracassadas baseadas em métodos para monitorar as propriedades ópticas da mama, para quantificar os movimentos de sucção, para rastrear eventos de deglutição e vários outros, eles finalmente decidiram por uma técnica extremamente simples. O dispositivo envia uma corrente elétrica minúscula e segura através do tórax usando duas pequenas almofadas, ou eletrodos, colocadas na pele. Outro par de eletrodos detecta a diferença de tensão associada a esta corrente.

Quando o bebê bebe leite, a quantidade de leite na mama diminui. Essa redução resulta em uma mudança nas propriedades elétricas da mama de forma sutil, mas mensurável. Essas alterações estão diretamente relacionadas à quantidade de leite retirado da mama. Quanto maior a quantidade, maior será a mudança nas propriedades elétricas. Embora subtil, esta mudança pode ser calibrada com precisão durante a amamentação e quantificada para visualização em tempo real num smartphone.

“Este é um conceito chamado bioimpedância e é frequentemente usado para medir a gordura corporal”, disse Rogers. "Como o músculo, a gordura, os ossos e os tecidos conduzem eletricidade de maneira diferente, a bioimpedância pode levar a uma medição precisa do teor de gordura. De uma forma conceitualmente semelhante, podemos quantificar a mudança no volume de leite dentro da mama. Esta foi a última estratégia que infelizmente tentamos.

Testes rigorosos

Depois de projetar os protótipos iniciais, a equipe de engenharia otimizou-os através de vários estágios de testes e modelagem. Primeiro, eles construíram modelos simplificados de mama usando materiais que imitam as propriedades elétricas da pele, da gordura e do leite. Ao controlar de perto a quantidade de “leite” nesses modelos, os pesquisadores conseguiram ver como os dados do dispositivo mudavam com o volume de “leite”.

Liderada por Avila, da Rice, a equipe criou modelos computacionais detalhados da mama com base na anatomia real. Suas simulações computacionais baseadas na física monitoraram as mudanças fisiológicas que ocorrem durante a amamentação. Usando a bioimpedância, Avila relacionou o fluxo de sinais elétricos à quantidade de leite que sai da mama em tempo real. Os modelos de computador anatomicamente corretos de sua equipe incluem formatos de mama e distribuições de tecidos específicos do paciente, permitindo testar como o posicionamento do sensor e as flutuações dos tecidos afetam as leituras.

“Nossos resultados de simulação corresponderam às tendências de experimentos e estudos clínicos em humanos”, disse Avila. “Conectar nossos modelos ao impacto no mundo real é sempre um destaque, e isso só é possível através da colaboração entre equipes experimentais, de modelagem e clínicas.”

Personalizado para caber em todas as formas e tamanhos

O dispositivo resultante é um cabo fino, macio e flexível que envolve levemente a circunferência externa do tórax. Eletrodos que aderem suavemente à pele são integrados em cada extremidade do cabo. Uma “estação base” pequena e leve, que também é montada suavemente na pele, está localizada no meio do cabo entre os eletrodos. Envolvida numa caixa macia de silicone, a estação base contém uma pequena bateria recarregável, tecnologia Bluetooth para transmissão de dados sem fios e um chip de memória.

Como cada mãe tem diferenças na densidade, formato e tamanho das mamas, o aparelho pode ser personalizado por meio de uma única calibração. Para calibrar o sistema, a mãe usa o aparelho enquanto usa uma bomba tira leite conectada a uma mamadeira com marcações de volume. Isto permite ao usuário saber o volume exato de leite durante um determinado período de tempo. Enquanto isso, o dispositivo registra as propriedades elétricas da mama durante todo o processo de extração. Este esquema de calibração ensina o dispositivo a interpretar as alterações nos sinais elétricos de cada porca específica.

Após desenvolver protótipos, a equipe testou o dispositivo em 12 nutrizes – tanto na unidade de terapia intensiva quanto em casa. Para avaliar se o dispositivo era consistente e confiável ao longo do tempo, os pesquisadores fizeram múltiplas medições das mesmas mães, abrangendo períodos de até 17 semanas.

Nesta primeira fase de testes, as mães usaram o sensor enquanto extraíam, pois este importante passo exigia que as mães medissem com precisão a quantidade de leite que extraíam. Em uma sessão de testes, os pesquisadores compararam os dados do aparelho com a diferença de peso do bebê antes e depois da amamentação. No geral, os resultados foram surpreendentemente semelhantes entre as quantidades na garrafa e as quantidades detectadas pelo sensor.

Melhorando o cuidado na unidade de terapia intensiva

Embora o dispositivo forneça informações úteis e tranquilizadoras a todos os pais, Robinson e Wicks dizem que os bebés da UTIN beneficiariam mais de uma monitorização cuidadosa. Saber quanto um bebê da UTIN come é ainda mais crítico do que bebês nascidos a termo saudáveis.

Esses bebês geralmente têm necessidades nutricionais precisas. Por exemplo, os bebés prematuros podem ter sistemas digestivos subdesenvolvidos, tornando-os mais suscetíveis à intolerância alimentar. Volumes de alimentação precisos podem ajudar a minimizar os riscos de desenvolvimento de distúrbios intestinais e refluxo.

“Alguns bebês estão limitados a um certo número de mamadas por vez”, disse Wicks. “Para os bebés que nascem prematuramente ou que estão a recuperar de uma cirurgia, só conseguem ingerir pequenas quantidades de leite muito lentamente. Muitas vezes não podemos permitir que amamentem porque não há forma de sabermos quanto leite estão a receber da mãe.

Instruções futuras

Para se tornar ainda mais fácil de usar, os investigadores prevêem que a tecnologia poderá eventualmente ser integrada em roupas íntimas confortáveis, como sutiãs de amamentação. Isto melhoraria ainda mais a usabilidade e a experiência geral do dispositivo para as mães.

Os pesquisadores continuam planejando realizar comparações abrangentes do peso pré e pós-alimentação. A equipe também quer garantir que o sensor possa ser usado por mães com diversos tons de pele. Embora a versão atual do dispositivo capture o leite que flui da mama, futuras iterações poderão adicionar leite à mama. Assim, as mães poderiam acompanhar as mudanças na produção de leite ao longo do tempo. A equipe também planeja otimizar ainda mais o dispositivo para que ele possa obter ainda mais informações, como qualidade do leite e teor de gordura.

“A amamentação pode ser extremamente emocional para as mães, em parte devido à incerteza sobre a quantidade de leite que os seus bebés recebem”, disse Wicks. “Pode vir acompanhado de muita tristeza porque as mães ficam ansiosas e não estão fazendo um bom trabalho. Muitas vezes as mães sentem ansiedade, frustração ou sintomas de depressão e desistem totalmente da amamentação.

"Há muitos factores que dificultam a amamentação. Se conseguir eliminar algumas das incertezas e garantir-lhes que estão a produzir leite suficiente, isso irá realmente ajudar a aliviar um pouco desse stress e ansiedade. Para todas as mães em todo o mundo - que estão em todas as diferentes fases das suas jornadas de amamentação.

O estudo, “um sistema compacto e sem fio para monitoramento contínuo do leite materno extraído durante a amamentação”, foi apoiado pelo Instituto Querrey Simpson de Bioeletrônica, pela Agência de Saúde de Defesa, pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e pela Fundação Haythornthwaite.

Fontes: