O conceito de tecnologia vestível foi proposto pela primeira vez por Edward Thorp em 1960. Desde então, tem recebido consideração atenção por parte dos pesquisadores em todo mundo. Nos últimos anos, algumas dessas tecnologias se tornaram parte da vida cotidiana das pessoas na forma de acessórios como relógios inteligentes (smartwatches) e óculos.
Na saúde, os dispositivos vestíveis podem ser usados diretamente no corpo para perceber, registrar, analisar, regular e intervir para manter a saúde e até mesmo tratar doenças com o suporte de várias tecnologias. Ao integrar inteligentemente funções mecânicas com microeletrônica e poder computacional, os dispositivos vestíveis podem ser usados para realizar a detecção imediata de sinais e indicadores laboratoriais dos pacientes e fornecer orientação para exercícios, lembretes de administração de medicamentos e assim por diante. Eles podem conectar o paciente ao médico, facilitando que os profissionais de saúde façam o manejo, diagnóstico e tratamento de doenças.
Até o momento, os dispositivos vestíveis foram projetados para uso em todas as partes do corpo humano e são classificados em três categorias: dispositivos vestíveis para a cabeça, membros e tronco. Os primeiros incluem óculos, capacetes, faixas de cabeça, aparelhos auditivos, brincos, fones de ouvido e adesivos. Entre eles, o Google Glass é um tipo representativo de óculos inteligentes, que possui funções como tirar fotos, videochamadas e posicionamento por GPS. A aplicação de tecnologia de realidade virtual (VR), aumentada e mista torna-o adequado para uso em áreas como telemedicina, educação médica e navegação intraoperatória.
Os dispositivos vestíveis para os membros incluem principalmente os usados nos braços, pernas e pés. A maioria utilizada nos membros superiores são relógios inteligentes, pulseiras e outros acessórios que podem ser usados para monitorar parâmetros fisiológicos como temperatura corporal, frequência cardíaca, níveis de exposição ultravioleta e atividades diárias. Já, nos membros inferiores, a maioria aparece na forma de sapatos e meias que monitoram parâmetros relacionados ao movimento e são usados principalmente no campo da reabilitação.
Por fim, os dispositivos para o tronco incluem principalmente roupas, cintos e roupas íntima. Nos últimos anos, houve um aumento da fabricação de produtos eletrônicos embutidos em tecidos ou outros materiais que podem ser usados em várias aplicações biomédicas.
A função de monitoramento de saúde e segurança dos dispositivos vestíveis é utilizada principalmente para idosos, crianças, gestantes e grupos de pacientes. O andar, velocidade de caminhada, postura, frequência respiratória, oxigenação sanguínea, frequência cardíaca, pressão arterial, gasto energético, posição e outros parâmetros relacionados do usuário são monitorados em tempo real para informar as necessidades de cuidados. Por exemplo, Jung et al., (2015) desenvolveram um sistema vestível de detecção de quedas em idosos, informando rapidamente dados da posição dos idosos para o centro médico e garantindo ajuda e tratamento em tempo hábil.
Para crianças, além de detectar sinais vitais de rotina para o gerenciamento de saúde, a tecnologia vestível é uma ferramenta útil para rastrear as atividades diárias. Esse dispositivo é baseado na tecnologia de posicionamento por GPS para monitorar a localização e a quantidade de exercício da criança em tempo real. Além disso, também pode ser usada para monitorar o humor.
O monitoramento de saúde de gestantes pode ser dividido em dois aspectos. Por um lado, essas aplicações podem ser usadas para monitorar o estado fisiológico, emocional, sono e outros dados antes e depois da concepção, enquanto, por outro, podem ser usados para fornecer feedback imediato sobre problemas específicos que ocorrem no processo de criação dos filhos. O Compass Pregnancy Monitor da Head-med é o primeiro produto de monitoramento domiciliar da saúde fetal de grau médico, fácil de operar, que analisa a frequência cardíaca materna e fetal e a atividade uterina através de um adesivo abdominal descartável.
Para grupos de pacientes, os dispositivos vestíveis podem ser usados para monitorar mudanças nos sintomas durante o tratamento, contribuindo para a individualização do manejo. Por exemplo, podem ser usados para monitorar os sintomas de pacientes com doença de Parkinson durante o tratamento medicamentoso para ajudar os médicos a ajustarem as doses e avaliar a eficácia das substâncias.
> Doenças Crônicas
Essa envolve a transformação do tratamento passivo da doença em monitoramento ativo da saúde. Produtos vestíveis facilitam a coleta de dados e o monitoramento ao longo de todo o dia do usuário, além de fornecer uma análise dinâmica, inteligente e abrangente de vários indicadores para possibilitar o tratamento médico de pacientes com doenças crônicas. Essa tecnologia também facilita o monitoramento remoto de doenças, o ajuste de planos de tratamento à distância, a gestão do estilo de vida e outras funções por meio de serviços em nuvem, o que é de grande importância para o controle de doenças.
> Doença cardiovascular
Para descobrir e controlar as doenças cardiovasculares, é importante melhorar o monitoramento diário. Esse pode ser invasivo ou não invasivo. Para o rastreio de rotina, eletrocardiogramas não invasivos (ECG) e a ecocardiografia Doppler são os principais meios de exame.
O ECG ambulatorial de 24 horas (monitor Holter), que é um dispositivo médico vestível relativamente maduro, permite o monitoramento dinâmico, o que o ECG convencional não permite. No entanto, devido ao conforto subótimo no uso e ao fato de que o gel condutor usado com os eletrodos pode causar alergias e úlceras na pele do tórax, sua aplicação é limitada.
Para permitir que as pessoas gerenciem sua própria saúde, pesquisadores têm conduzido diversos estudos sobre sistemas de monitoramento de saúde vestíveis, especialmente para a coleta de dados de ECG a longo prazo. Tsukada et al., (2019) desenvolveram um colete esportivo feito de nanofibras revestidas com um polímero eletrocondutor para colocar os eletrodos de ECG em contato próximo com o corpo humano. O sinal permite a exibição do exame em tempo real, e os dados de monitoramento são coletados por meio de um aplicativo, o que aumenta o conforto sem o risco de alergias. Esses são carregados na nuvem e analisados por um médico. Em dezembro de 2018, a Apple desenvolveu o Apple Watch Series 4, que combinou as funções de ECG e relógio pela primeira vez. Além disso, o mostrador foi projetado para exibir um exame bipolar para monitorar a fibrilação atrial oculta. Este dispositivo mostra precisão semelhante no monitoramento de arritmia, bloqueio atrioventricular e extensão da duração do QRS em comparação com as gravações de ECG padrão de 12 derivações.
> Doença pulmonar
Exacerbações agudas de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e asma brônquica podem levar a comprometimento da função pulmonar, diminuição da qualidade de vida e aumento da mortalidade. O monitoramento ativo dos sinais iniciais da condição de um paciente e o tratamento precoce podem prevenir esses desfechos.
O surgimento de dispositivos vestíveis acessíveis permitiu que as pessoas monitorassem continuamente a frequência cardíaca, pulso, saturação de oxigênio e atividade física, bem como o áudio para detectar tosse, sons respiratórios e outras características. Esses sinais podem ser usados em análises preditivas para identificar o início da deterioração da função pulmonar.
Um estudo de coorte prospectivo conduzido na Universidade de Toronto avaliou um sistema vestível que capturou de forma confiável quase continuamente a frequência respiratória, saturação de oxigênio, frequência cardíaca e outros dados dos pacientes para rastreamento da deterioração precoce da DPOC. Os resultados demonstraram a viabilidade de usar um smartwatch para monitoramento centralizado. Li et al., (2019) usaram respiradores acústicos para monitorar sibilos noturnos em crianças asmáticas e descobriram que 57% dos pacientes com a doença controlada apresentavam um número significativo de episódios de sibilos noturnos e pouca associação com as medições rotineiras da função pulmonar. Isso ajudou a desenvolver um tratamento individualizado para crianças com asma.
> Diabetes
O controle glicêmico inadequado a longo prazo pode levar a danos, disfunção e falência de vários órgãos e tecidos, especialmente nos olhos, rins, nervos, coração e vasos sanguíneos. Para pacientes com diabetes, melhorar a capacidade de automonitoramento e autogestão dos níveis de glicose no sangue tem contribuído para a redução da morbidade e mortalidade relacionadas à doença.
Atualmente, existem três tipos de produtos de gerenciamento médico disponíveis no mercado para pacientes com diabetes: equipamentos de monitoramento de níveis de glicose no sangue, insulina injetável e bombas de insulina implantáveis. Dentre esses, o primeiro é realizado por meio de coleta direta de amostra de sangue venoso ou capilar (ponta do dedo), que é examinada por um analisador bioquímico. É um método invasivo e inconveniente já que muitos pacientes precisam fazer diversos monitoramentos durante o dia.
Com o desenvolvimento de tecnologias móveis e de sensores, produtos vestíveis de monitoramento dinâmico dos níveis de glicose surgiram. O GlucoWatch, um produto de monitoramento de glicose no sangue não invasivo e indolor aprovado pela Food and Drug Administration dos EUA em 2001, demonstrou sua aplicabilidade e viabilidade no campo dos produtos de monitoramento de diabetes.
Atualmente, dispositivos médicos vestíveis utilizam amplamente métodos de medição indireta (minimamente invasivos ou não invasivos) para examinar parâmetros como a concentração de glicose no sangue. Os principais métodos incluem espectrometria, substituição sanguínea (urina, lágrimas e fluido tecidual), eletrosmose contra-íon e tecnologia de microondas. Comparado a outros métodos, o método óptico é rápido, não invasivo, não poluente, simples de operar e se tornou o principal para detecção não invasiva de níveis de glicose no sangue.
> Hipertensão
Por ser um fator de risco importante para doenças cardiovasculares e cerebrovasculares, a medição da pressão arterial é extremamente importante. A medição direta envolve punção percutânea e cateterismo da aorta, sendo um método invasivo e aplicável apenas em casos críticos e difíceis. A indireta, também conhecida como compressão com manguito, envolve o uso de um esfigmomanômetro. Este é o método mais comumente utilizado, mas não permite obter dados contínuos. A medição contínua e não invasiva da pressão arterial é uma tendência para o desenvolvimento de monitores de pressão arterial vestíveis.
Atualmente, os dispositivos vestíveis determinam a pressão arterial medindo diferentes sinais fisiológicos e podem ser divididos em 4 tipos de acordo com o princípio: (1) tensão de achatamento da artéria radial; (2) mudanças de volume no sangue pulsante; (3) velocidade da onda de pulso; e (4) método de medição por vibração. Além disso, os monitores de pressão arterial vestíveis podem ser amplamente divididos em dois tipos de acordo com a estrutura: tipo com ou sem manguito. Devido à sua forte resistência a interferências e confiabilidade, o com manguito se tornou a forma predominante. No entanto, durante o monitoramento contínuo diário, a repetida inflação e deflação do manguito pode causar desconforto físico ao paciente, especialmente à noite, quando o processo pode causar distúrbios do sono.
Portanto, é necessário um dispositivo vestível que possa medir a pressão arterial dinâmica de forma precisa e confortável, sem o uso de manguito.
> Distúrbios neurológicos
O alerta precoce e a intervenção na fase pré-demência da doença de Alzheimer são de grande importância para retardar o início e reduzir a sua incidência. A disfunção cognitiva leve é uma característica nessa fase, no entanto, os métodos de diagnóstico ainda não estão totalmente desenvolvidos. Estudos recentes mostraram que a marcha é um indicador biológico não invasivo da função cognitiva.
Ao usar um dispositivo vestível, os parâmetros da marcha do usuário podem ser coletados para a detecção precoce da doença de Alzheimer. Além disso, esse também demonstrou boas perspectivas de aplicação no diagnóstico precoce de outras doenças neurológicas.
> Doenças respiratórias
Para pacientes com síndrome da apneia obstrutiva do sono, a aplicação de equipamentos vestíveis de monitoramento respiratório noturno pode melhorar a precisão do diagnóstico precoce e pode ser utilizada em casa.
> Doenças urinárias
Para doença renal em estágio terminal, Gura et al., (2016) demonstraram que o tratamento com um rim artificial vestível foi bem tolerado e resultou em uma depuração eficaz de solutos urêmicos e na manutenção da homeostase eletrolítica e de fluidos.
> Reabilitação esportiva
Condições como acidente vascular cerebral (AVC), traumatismo craniano, lesão da medula espinhal e musculoesquelética frequentemente levam à perda ou diminuição da capacidade motora do paciente. O principal objetivo da reabilitação esportiva é restaurar o equilíbrio e a coordenação, garantir a mobilidade normal das articulações e ter força e resistência muscular suficientes para a vida diária. Embora esse modelo de reabilitação tenha suas vantagens, apresenta algumas limitações que não podem ser ignoradas, como dificuldade de tempo e lugar, além do tédio e monotonia do processo, o que resulta em falta de adesão por parte dos pacientes.
Atualmente, a reabilitação dos membros inferiores em pacientes com AVC é focada principalmente no treinamento da marcha. O dispositivo vestível pode ser utilizado para monitorar os parâmetros da marcha e fornecer feedback para ajudar o médico a avaliar a sua recuperação em tempo real, permitindo que o plano de tratamento seja ajustado de acordo. Hsu et al., (2018) usaram um sensor vestível multiposicionamento para analisar e classificar as características da marcha em pacientes com distúrbios neurológicos para orientar a escolha de regimes de exercícios de reabilitação.
Além disso, em casos de hemiplegia de um único membro causada por doenças neurológicas, a recuperação da sua função é mais lenta, embora a postura e a marcha possam ser significativamente melhoradas. Maceira-Elvira et al., (2019) usaram um treinador vestível de reabilitação para AVC para apoiar pacientes na realização de um programa personalizado neuromotor dos membros superiores em casa. O sensor sem fio embutido registrou o volume de exercício do paciente, analisou os dados e os devolveu ao paciente e ao terapeuta, proporcionando uma melhora adicional na recuperação das funções dos membros superiores do paciente.
O uso de auxiliares ortopédicos é particularmente importante no tratamento da reabilitação. Para pacientes com lesão medular, a intervenção precoce leva a uma melhor recuperação da função do nervo espinhal, principalmente por meio de melhorias na plasticidade nervosa. Muitos pesquisadores têm projetado exoesqueletos artificiais vestíveis baseados na bionica, cujo princípio é transferir a carga do corpo humano para o exoesqueleto artificial e ajudar a manter a postura de pé de pacientes com lesão medular. Essa abordagem também é projetada para permitir que o paciente ande lentamente com uma marcha fixa mantida pelos sistemas dinâmicos e de feedback do exoesqueleto artificial, evitando assim disfunções articulares como rigidez articular e contratura muscular.
> Reabilitação cognitiva
Os óculos de realidade virtual (VR) têm mostrado grande potencial em fornecer opções de tratamento e ferramentas de avaliação para pacientes com comprometimento cognitivo. A tecnologia possui três características principais: imersão, interatividade e imaginação. Ao proporcionar simulação sensorial visual, auditiva e tátil, os pacientes são colocados em uma experiência imersiva que auxilia na reabilitação cognitiva e facilita o monitoramento em tempo real dos parâmetros relacionados. Esse recurso oferece o potencial para desenvolver um plano de tratamento personalizado para pacientes com diferentes níveis de comprometimento cognitivo, ao fornecer imagens virtuais reproduzíveis, que são eficazes na recuperação de deficiências de memória. De acordo com as características de imersão, Faria et al., (2016) projetaram óculos de VR para realizar treinamento de recuperação de memória em pacientes com disfunção cognitiva, reduzindo o medo da realidade e melhorando suas habilidades de aprendizado e comportamento.