Biomonitoreo Remoto (RBM) para Vigilancia de Temperatura de Madres y Recién Nacidos: Evaluación Preclínica y Clínica

Lugar de estudio: St John's Medical College Hospital, Bangalore, un hospital de atención terciaria con 1300 camas con 2500 partos por año y una sala de recién nacidos de nivel 3 que atiende a 1000 recién nacidos (proporción nacida: nacida = 2:1) en el área neonatal unidad de cuidados intensivos (UCIN) anualmente, un tercio de los cuales son de bajo peso al nacer y una quinta parte son prematuros.

Elección del sitio de medición de la temperatura en adultos y recién nacidos: En el adulto, se seleccionó la parte superior del brazo para monitoreo continuo. Mientras que en el recién nacido se seleccionó la temperatura de la piel abdominal. Además de estar cerca del hígado, un órgano metabólicamente activo que facilita una medición cercana a la temperatura central, también es un método no invasivo, estable, continuo, fácil de usar y cómodo para el bebé.

Camino de la innovación: se adoptó el modelo del Camino de la innovación de USAID 2006 e incorporó cuatro pasos desde la investigación hasta la implementación en el campo: (1) fase de establecimiento de prioridades y diseño del producto (2) desarrollo del producto y prueba de concepto (3) introducción del producto y ( 4) implementación de campo. Como parte del paso 1, los subpasos de (a) identificación del problema (epidemiológico/tecnológico/social/financiero, etc.), (b) revisión crítica de los dispositivos de medición de temperatura y otros temas (sensores de temperatura o termistores , problemas de medición de la temperatura corporal central, etc.), y (c) determinación del nicho de este dispositivo frente a otros dispositivos a través de la exploración del horizonte.

Como primer paso, se revisó la carga epidemiológica de las principales causas de morbilidad y mortalidad materna y neonatal. alto perfil de seguridad. Además, tenía que seguir siendo funcional en situaciones tales como ensuciarse o mojarse por el recién nacido, y también continuar trabajando en diferentes áreas con diferentes densidades de población, así como edificios. Se evaluaron varios dispositivos como el ThermoSpot®, una etiqueta de sensor de temperatura e instrumentos remotos basados ​​en infrarrojos. La revisión social reveló que un sensor que se ataba continuamente al cuerpo durante largos períodos no era diferente a los talismanes atados alrededor de los brazos de los adultos o alrededor del cuello/cintura de los niños y, por lo tanto, podría no ser demasiado desagradable para las familias. Una revisión financiera reveló que para que el dispositivo se use ampliamente, especialmente en poblaciones de bajos ingresos, tendría que ser un dispositivo de bajo costo. La revisión de la implementación se centró en la posible aceptación y utilización de un dispositivo de este tipo en comunidades rurales, urbanas y de barrios marginales.

Marco conceptual: El marco conceptual para el monitoreo remoto constaba de cinco componentes: (1) una etiqueta de sensor portátil de bajo costo; (2) un dispositivo de puerta de enlace que actúa como un enlace de comunicación en "tiempo real" de potencia ultrabaja; (3) aprovechar una red comercial de comunicación celular; (4) sistema inteligente de análisis de datos; y (5) circuito de retroalimentación para el cuidador o el trabajador de salud de primera línea. Este marco debía ser ideado, diseñado, prototipado y desarrollado en un dispositivo médico de Clase A con el nivel de riesgo más bajo según la Autoridad Reguladora de Dispositivos Médicos de la India, teniendo en cuenta que el producto final debe permitir principios de buena calidad de atención (QoC) a saber eficacia, oportunidad, seguridad, centrado en las personas y equidad.

Requisitos de los componentes Dos requisitos clave para el sensor 'en el cuerpo' eran la seguridad y la precisión. Dada la fragilidad de la piel del recién nacido, el dispositivo tenía que ser hipoalergénico, a prueba de roturas/fugas, causar infecciones mínimas y disipar un calor mínimo o radiación electromagnética no ionizante de potencia ultrabaja. n El adhesivo utilizado para asegurar el dispositivo a la piel debe causar una mínima "lesión médica en la piel relacionada con el adhesivo" (MARSI), alergia o infecciones. La precisión del dispositivo se fijó como objetivo de +/-0,2 °C en condiciones in vitro y de +/-0,5 °C en la práctica clínica real. Otros requisitos mecánicos para el dispositivo fueron: batería de larga duración de hasta 28 días (con frecuencia de muestreo de 5 minutos); robustez (sin mal funcionamiento al entrar en contacto con fluidos corporales como sudor, sangre, orina, heces, etc.); al menos 'clase de protección de entrada 67' (a prueba de polvo y agua); diseño estético y centrado en el ser humano para no intrusivos durante un uso prolongado; y capacidad para soportar golpes o vibraciones leves; y que el dispositivo no debe volver a configurarse accidentalmente. También existía el requisito de que el dispositivo almacenara datos localmente y se comunicara con un dispositivo de puerta de enlace para la transmisión de datos a través de la red celular configurada.

Diseño e ingeniería del producto: en función de los requisitos clínicos, se constituyó un diseño preliminar y las opciones de diseño posteriores se sometieron a múltiples iteraciones impulsadas por las capacidades tecnológicas y las revisiones de los usuarios. Las carcasas de los sensores portátiles tenían forma de guijarros o pilas de monedas con todos los componentes electrónicos integrados en su interior. Se llevó a cabo una batería de pruebas (tanto mecánicas como eléctricas) para confirmar el rendimiento, la robustez y la fiabilidad del dispositivo. Después de varias rondas de pruebas previas, se logró la optimización del diseño.

Prototipo e Implementación: Los detalles del prototipo del dispositivo sensor se dan en otra parte. Brevemente, la plataforma de hardware del sensor, desarrollada utilizando una placa de circuito impreso multicapa, consistía en un microcontrolador (MCU) con Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) integrado, un ADC de 12 bits {Analog to Digital Converter} (CC2540 de Texas Instruments ), un sensor de temperatura de grado NICU con su circuito frontal analógico, LED de estado {Light Emitting Diode}, fuente de alimentación y RF {Radio-Frequency} balun {un dispositivo eléctrico que convierte entre una señal balanceada y desequilibrada} transmite filtro y Antena para comunicación inalámbrica en la banda ISM {Industrial Scientific and Medical} de 2,4 GHz {gigahercios}. Se utilizaron termistores de alta precisión MF51E NTC {coeficiente de temperatura negativo de alta precisión} para mediciones de temperatura extremadamente precisas. Se utilizó una antena F invertida (IFA) integrada con mayor eficiencia, mayor alcance y un ancho de banda más amplio que una antena de chip. También tenía una resistencia de muy baja tolerancia que permitía un bajo consumo de energía durante los modos activo (150 μA) y de suspensión (1 μA). El hardware del sensor era programable según los requisitos. Una batería de moneda de 3 voltios alimentaba el dispositivo. Se fabricó un recinto apto para bebés con plásticos hipoalergénicos de grado médico.

El sensor se comunicó con un dispositivo de puerta de enlace (un teléfono inteligente o una Raspberry pi) que posteriormente podría transmitir los datos de temperatura a través de una red troncal de Internet segura proporcionada por GPRS {General Packet Radio Service}/Wi-Fi a una base de datos centralizada para su almacenamiento (figura web 3).

Fases de la prueba del dispositivo: las fases planificadas de la prueba del dispositivo fueron pruebas preclínicas (en junio de 2013) y las fases de ensayos clínicos I y IIa {estudios/estudios piloto diseñados para demostrar la eficacia clínica o la actividad biológica (estudios de "prueba de concepto")} para evaluación de seguridad y eficacia en la siguiente secuencia: voluntarios adultos sanos (mayo de 2014); madres sanas (enero-febrero 2015); bebés sanos (febrero de 2015); bebés estables en la UCIN (febrero-marzo de 2015) y bebés con morbilidades como encefalopatía hipóxica isquémica (marzo de 2015). Los resultados de las pruebas preclínicas en el laboratorio se publicaron anteriormente. Brevemente, el tiempo de respuesta del dispositivo sensor para lograr el equilibrio térmico con el entorno fue de 4 minutos en comparación con los 3 minutos observados con un termómetro digital de grado de precisión utilizado como estándar de referencia. En términos de precisión, se calculó que el error estaba dentro de 0,1 °C del estándar de referencia mientras se usaban baños de agua en el rango de temperatura de 25 °C a 40 °C. Los detalles de la fase clínica de las pruebas se describen a continuación.

Siete voluntarios adultos sanos de vida libre (hombres = 2; mujeres = 5), sin morbilidades conocidas, fueron los participantes de la primera fase durante un período de 7 días. Todos ellos tenían los dispositivos atados con una banda para el brazo asegurada con cinta Velcro® en la parte superior del brazo izquierdo y fueron invitados a contribuir con al menos un mínimo de 24 horas de observaciones acumuladas durante uno o más días y reportar cualquier evento adverso o efecto secundario. -efectos que experimentaron. Paralelamente, también anotaron lecturas de temperatura axilar cronometradas (al menos 5 veces en una ventana de 24 horas) usando un termómetro digital para comparaciones pareadas.

Las pruebas en madres posnatales sanas (n=11) se realizaron primero entre aquellas con bebés sanos en la sala posnatal y luego entre madres (n=7) con recién nacidos ingresados ​​en la UCIN. Los dispositivos se aseguraron en la parte superior de sus brazos con una banda para el brazo asegurada con cinta Velcro®. Las lecturas pareadas tomadas cada 5 minutos durante un período de 1 hora con un termómetro digital axilar se compararon con las lecturas del sensor con su marca de tiempo.

Las pruebas entre los recién nacidos se llevaron a cabo en tres fases diferentes, en todas las cuales los dispositivos se aseguraron con algodón y adhesivo microporoso al epigastrio superior. En la primera fase, a los bebés sanos (n = 3) en sus períodos neonatales tempranos en la sala de posparto se les tomaron lecturas de temperatura axilar cada 5 minutos durante un período de 1 hora con un termómetro digital y se compararon con las lecturas del sensor. En la segunda fase, se reclutaron recién nacidos enfermos pero estables (n = 10) de la UCIN. Estaban bajo el calentador radiante con la sonda de temperatura fijada en la parte superior del abdomen al lado del dispositivo sensor, por lo que las lecturas tomadas cada 5 minutos durante un período de 1 hora desde el panel del calentador se compararon con las lecturas del sensor. Pero dado que la temperatura de todos estos bebés se mantuvo dentro de un rango normal estrecho bajo el calentador radiante, incluimos un bebé enfermo con encefalopatía isquémica hipóxica (EHI) debido a asfixia al nacer y que estaba en tratamiento con enfriamiento terapéutico de todo el cuerpo. Esto facilitó la comparación de lecturas en el rango de 33° a 34°C durante las fases de enfriamiento y recalentamiento del tratamiento. Las lecturas de la sonda del calentador radiante tomadas cada 5 minutos durante un período de 1 hora desde el panel del calentador se compararon con las lecturas del sensor.

Definiciones Seguridad: Se instituyó un protocolo de notificación y resolución de eventos adversos para los dispositivos sensores portátiles. Esto permitió la captura de la cantidad y la gravedad de los eventos adversos, así como la gestión clínica individual y también la retroalimentación para los cambios en el diseño del dispositivo. Los eventos adversos a registrar fueron: dermatitis, infección, lesión térmica, lesión por radiación, fuga/estallido del dispositivo y otros.

Precisión: La del dispositivo se estimó comparando las temperaturas registradas por el dispositivo con otras mediciones utilizadas habitualmente en la práctica clínica. Para las madres y los bebés sanos en salas posnatales, las comparaciones fueron entre las temperaturas del dispositivo versus las temperaturas axilares leídas de un termómetro digital (una vez que las lecturas se estabilizaron después del pitido, generalmente después de 3 minutos); para los recién nacidos en la UCIN, las comparaciones se realizaron entre las temperaturas del dispositivo con marca de tiempo y las temperaturas de la sonda cutánea obtenidas de los paneles de control de los calentadores radiantes calibrados (Phoenix Medical Systems Private Limited, Chennai, India o Zeal Medical Ltd, Mumbai, India).

Análisis estadístico: se calculó la media [+/-desviación estándar (S.D.)] para los conjuntos emparejados de lecturas observados en madres y recién nacidos y se obtuvieron las diferencias medias. Se usó la prueba t pareada para probar la significación entre dos métodos diferentes.

Ética: la aprobación ética para el estudio se obtuvo de la Junta de Revisión de Ética Institucional de St John (IERB n.° 59/2011 con fecha del 15 de marzo de 2011 y 125/2014 con fecha del 16 de agosto de 2014). El ensayo clínico se registró en el Registro de Ensayos Clínicos de la India (CTRI/2015/05/005779). Se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes/cuidadores.