Na medicina, o ultrassom de alta frequência (US) de 1 a 10 MHz é utilizado para fins diagnósticos e terapêuticos. As ondas sonoras emitidas pelo ultrassom de alta frequência são ondas estacionárias e sua profundidade de penetração no corpo é limitada, de modo que os tecidos externos são mais suscetíveis aos efeitos do ultrassom de alta frequência do que os órgãos internos. A característica das ondas acústicas estacionárias é que elas acumulam glóbulos vermelhos (RBCs) nos nódulos, ou seja, agregam-nos. Pela primeira vez, um analisador hematológico foi utilizado na prática médica, com o auxílio de um algoritmo de inteligência artificial, para determinar o efeito do ultrassom de baixa frequência, de diferentes intensidades e durações, sobre os parâmetros hemodinâmicos, revelando a possibilidade de dissociação de agregados de hemácias (1). Isto se deve às ondas acústicas propagadas induzidas pelo ultrassom de baixa frequência, onde as moléculas de hemoglobina melhoram as trocas gasosas na superfície respiratória em toda a área de superfície livre dos glóbulos vermelhos.
A segurança das exposições nos EUA é importante para a saúde do paciente. De acordo com os padrões da Society of Ultrasound, o nível de intensidade sonora emitido por equipamentos médicos de diagnóstico por ultrassom na faixa de frequência de 1 a 10 MHz não deve exceder 1000 mW/cm2. Considerando que à medida que a frequência do ultrassom diminui, seu comprimento de onda aumenta enquanto seu poder de penetração é forte. O ultrassom de baixa frequência (até 100kHz) é mais adequado para tratamento não invasivo, mas faltam meios eficazes para produzir esse efeito acústico. A intensidade sonora diminui exponencialmente e é proporcional ao coeficiente de atenuação tecidual e à profundidade de ação dos meios biológicos. Em contraste com os transdutores ultrassônicos comumente usados que geram apenas modos de vibração longitudinais, nosso transdutor piezoelétrico duplo digital de baixa frequência desenvolvido e patenteado (2) opera em um modo de vibração radial. Este deslocamento radial aumenta a penetração do sinal acústico, reduz a dispersão do sinal e permite maiores efeitos acústicos em tecidos biológicos mais profundos, pelo que o dispositivo desenvolvido pode ser adequado para fins terapêuticos.
Medições de parâmetros fisiológicos em ovelhas anestesiadas mostraram que as ondas ultrassônicas emitidas pelo nosso dispositivo desenvolvido penetram no tecido biológico 4 vezes mais fortemente do que os dispositivos utilizados até o momento (3). A diminuição da pressão arterial é devida a uma redução no número de glóbulos vermelhos individuais por unidade de volume de sangue exposto ao ultrassom de baixa frequência, em comparação com o número de glóbulos vermelhos em agregados de sangue não afetados pelo ultrassom. Isto reduz significativamente a viscosidade do sangue porque a viscosidade do sangue humano é diretamente proporcional ao hematócrito (concentração de glóbulos vermelhos), que é responsável pelo transporte de oxigênio e dióxido de carbono. Estudos in vivo em ovelhas demonstraram melhorias na saturação pulmonar de oxigénio de mais de 10-15% e reduções na pressão arterial e na frequência cardíaca em 7 minutos.
Aplicações futuras das características hemodinâmicas reveladas e do dispositivo desenvolvido podem ser relevantes para destruir a placa da válvula cardíaca, concentrando com precisão sinais acústicos de baixa frequência na placa da válvula cardíaca, promovendo a cicatrização de feridas ou tornando o processo de cicatrização mais eficiente, direcionando medicamentos encapsulados nos glóbulos vermelhos para órgãos específicos do corpo. A possibilidade de utilizar ultrassons para romper biofilmes, tornar os antibióticos mais eficazes e melhorar a circulação no cérebro com dióxido de carbono extra também é promissora, uma vez que a hemoglobina não só transporta mais oxigénio dos pulmões, mas também mais dióxido de carbono dos tecidos biológicos devido à exposição a baixas frequências.
Referência do diário
1. Ostasevicius V, Paulauskaite-Taraseviciene A, Lesauskaite V, Jurenas V, Tatarunas V, Stankevicius E, Tunaityte A, Venslauskas M, Kizauskiene L. “Predição de alterações nos parâmetros sanguíneos induzidas por ultrassom de baixa frequência.” Inovação de Sistemas Aplicados, 2023, 6(6), 99; número número: https://doi.org/10.3390/asi6060099 Google Acadêmico
2. Ostasevicius V, Jurenas V, Mikuckyte S, Vezys J, Stankevicius E, Bubulis A, Venslauskas M, Kizauskiene L. “Desenvolvimento de transdutores de ultrassom piezoelétricos de baixa frequência para sonicação de tecidos biológicos.” Sensores, 2023;23(7):1-16. https://doi.org/10.3390/s23073608 Google Acadêmico
3. Ostasevicius V, Jurenas V, Venslauskas M, Kizauskiene L, Zigmantaite V, Stankevicius E, Bubulis A, Vezys J, Mikuckyte S. “Ultrassom de baixa frequência para o tratamento da hipertensão pulmonar.” Pesquisa Respiratória, Springer Nature, 2024;70(25):1-12. https://doi.org/10.1186/s12931-024-02713-5 Fornecido pelo Google
Sobre o autor
Professor Habu, Ph.D. Ostasevich veta, Acadêmico da Academia Real de Ciências da Lituânia e Suécia, Diretor e Professor do Instituto de Mecatrônica da Universidade de Tecnologia de Kaunas. Especializada no desenvolvimento de dispositivos ultrassônicos mecatrônicos. Dos 15 livros que escreveu, 3 foram publicados pela Springer Nature. É autor de 150 artigos científicos e 50 invenções/patentes. A sua investigação científica envolve a aplicação de gémeos digitais e métodos de inteligência artificial no desenvolvimento de sistemas técnicos e biomecânicos. Os projetos de alta tecnologia que presidiu incluem: “Dispositivos e métodos não invasivos para o tratamento da hipertensão pulmonar e síndrome do desconforto respiratório agudo”, “Envelhecimento Saudável”, “Alta Tecnologia para a Saúde Humana”, “Desenvolvimento de Métodos e Equipamentos de Monitoramento do Movimento Ativo Humano”, “Desenvolvimento de tecnologia de sistema de sensores para monitoramento de dados fisiológicos humanos usando MEMS, TI e tecnologia têxtil inteligente”. Durante a implementação desses projetos, foram pesquisadas questões de saúde e dezenas de dispositivos para melhorar a saúde humana foram projetados, fabricados e patenteados.
