Smartwatch com BioZ da University of Utah e da University of Illinois Chicago estima pressão arterial

Verificar a pressão arterial é algo bem conhecido: uma braçadeira envolve o braço, aperta por alguns segundos e, no fim, aparecem dois números. Esses valores ajudam os médicos a entender como anda a saúde do coração.

O problema é que essa medição captura apenas um instante. A pressão arterial varia ao longo do dia - pode subir quando você anda mais rápido, sobe escadas, fica estressado, toma café, dorme mal ou usa determinados medicamentos.

Assim, um resultado no consultório pode parecer normal, enquanto em outros momentos a pressão pode se elevar. Por isso, cientistas buscam formas melhores de acompanhar a pressão durante a vida real, fora do ambiente clínico.

Um novo sistema em smartwatch, desenvolvido por pesquisadores da University of Utah e da University of Illinois Chicago, pode ajudar nessa tarefa - e sem apertar o braço.

Em vez disso, ele capta mudanças elétricas muito pequenas no pulso e, com apoio de física e inteligência artificial, estima a pressão arterial.

A hipertensão passa despercebida

A pressão alta pode ser perigosa justamente porque muitas pessoas não sentem nada. Ela pode comprometer o coração e os vasos sanguíneos durante anos antes de surgir qualquer sintoma.

"A pressão arterial elevada é considerada o assassino silencioso porque leva a ataques cardíacos, aneurismas e AVCs. Ela representa um fardo global para a saúde e é considerada um problema de Santo Graal", disse Benjamin Sanchez Terrones, da University of Illinois Chicago.

Os médicos já usam braçadeiras porque elas funcionam bem. Só que não foram feitas para acompanhamento contínuo: entregam um retrato rápido, e não a história completa.

As ferramentas atuais deixam variações escapar

A braçadeira mede a pressão ao comprimir uma artéria - daí a sensação de aperto. A técnica é útil, mas é difícil mantê-la em uso o dia inteiro.

Mesmo as versões vestíveis podem incomodar. Elas ainda precisam inflar e comprimir, o que as torna pouco práticas para acompanhar a pressão durante exercício, sono ou atividades rotineiras.

Alguns dispositivos mais recentes tentam estimar a pressão sem braçadeira. Muitos usam sensores de luz ou o tempo de propagação do pulso. Isso pode ajudar, porém geralmente se baseia em pistas indiretas.

Movimento, posição do pulso, hidratação e diferenças entre corpos podem influenciar os resultados.

Smartwatch mede pressão arterial com BioZ

O novo smartwatch usa um método chamado bioimpedância elétrica, ou BioZ.

O princípio é direto: o sangue conduz eletricidade. A cada batimento, a quantidade de sangue na artéria do pulso muda - e isso altera a forma como a eletricidade atravessa o pulso.

O relógio envia uma corrente elétrica minúscula pela pele. A pessoa não sente. Sensores na parte de baixo do dispositivo medem como o pulso responde a essa corrente.

A partir dessas variações pequenas, o sistema tenta inferir o que está acontecendo na artéria sob a pele.

Encontrar a pressão em um sinal minúsculo

Isso não é simples. O pulso tem pele, gordura, músculo, osso e vários vasos sanguíneos. O sinal de uma única artéria é muito pequeno.

O relógio precisa separar esse sinal diminuto de todo o restante - como tentar ouvir um som baixo em uma sala barulhenta.

Por isso, os pesquisadores não se apoiaram apenas em inteligência artificial. Antes, construíram um modelo baseado em como o sangue realmente se movimenta.

A física orienta a inteligência artificial

Primeiro, a equipe criou um modelo de como o sangue flui pelas artérias e de como ele transporta eletricidade. Isso ajudou a conectar os sinais do pulso à pressão arterial no corpo.

Depois, eles treinaram um sistema de IA usando esse modelo. Diferentemente de uma IA convencional, ele precisava respeitar a física conhecida do fluxo sanguíneo, em vez de apenas "chutar" padrões.

"Este trabalho mostra como combinar aprendizado de máquina com a física pode mudar fundamentalmente o que é possível", afirmou a coautora Christel Hohenegger, professora associada da University of Utah.

"Ao incorporar princípios físicos diretamente no modelo, podemos ir além de previsões de caixa-preta e avançar para sistemas mais precisos, mais interpretáveis e mais amplamente aplicáveis na saúde do mundo real."

Testes iniciais indicam resultados promissores

A equipe avaliou o sistema primeiro com um grande conjunto de registros de pressão arterial. Em seguida, testou em pessoas.

75 voluntários saudáveis usaram o smartwatch enquanto caminhavam, corriam, pedalavam, faziam respiração controlada e mudavam de postura.

O grupo comparou as estimativas do relógio com ferramentas confiáveis de medição de pressão e com medições por ultrassom. O smartwatch apresentou resultados promissores.

Tecnologia testada em pacientes reais

O time também avaliou 85 pacientes. Alguns tinham hipertensão. Alguns tinham doença cardíaca. Outros apresentavam diferentes condições de saúde. Três pacientes de terapia intensiva também foram incluídos.

"Fomos além e medimos pacientes na unidade de terapia intensiva, assim como no Centro de Saúde Madsen, porque queríamos testar a tecnologia na população-alvo", disse Sanchez Terrones.

O sistema funcionou melhor quando foi ajustado para cada pessoa. Isso é esperado, já que cada corpo tem suas particularidades. Uma versão futura pode precisar de uma etapa de configuração antes de conseguir acompanhar bem a pressão.

Ainda falta trabalho

O smartwatch ainda não está pronto para substituir a braçadeira como um dispositivo útil para medir a pressão arterial.

Os pesquisadores ainda precisam de estudos maiores. Eles devem testar mais pessoas, com diferentes idades, tipos de corpo e condições de saúde. Também precisam entender como o método se comporta ao longo de semanas, meses e anos.

Em um pequeno acompanhamento, três pessoas retornaram após um ano. O sistema não funcionou tão bem até ser recalibrado. Mudanças diárias de hidratação, temperatura e dos vasos sanguíneos podem alterar o sinal no pulso.

Assim, a ideia é promissora, mas ainda exige testes cuidadosos.

Smartwatch acompanha a pressão arterial o dia todo

A maior promessa não é apenas o conforto. É enxergar melhor como a pressão se comporta ao longo do tempo.

"Pressão arterial não são dois números; é uma função do tempo. O desafio matemático foi recuperar toda essa forma de onda a partir de medições elétricas indiretas no pulso, um problema inverso clássico", disse o coautor Braxton Osting, professor de matemática da University of Utah.

"Incorporar a física do fluxo sanguíneo diretamente no modelo torna a previsão mais confiável."

Smartwatch pode substituir as braçadeiras de pressão arterial

"O dispositivo de braçadeira é muito útil, mas, ao mesmo tempo, limitado: ele só fornece a menor quantidade de informação útil por causa de como a tecnologia funciona", explicou Sanchez Terrones.

"Nossa pressão arterial ao longo do dia é como um filme, mas quando você coloca a braçadeira, tudo o que você obtém é um único retrato", disse ele. "No fim, estamos perdendo 99 por cento do filme que explica como a pressão arterial pode mudar em um paciente ao longo do dia enquanto ele está caminhando, correndo ou subindo escadas."

Por enquanto, a braçadeira continua sendo o padrão. Mas, no futuro, um smartwatch pode ajudar médicos e pacientes a verem a história completa da pressão arterial conforme a vida acontece de verdade.