As feridas se curam em várias etapas: primeiro há a coagulação para parar sangramentos, depois a resposta do sistema imunológico, em seguida a formação de crostas e, por fim, as cicatrizes.
Um dispositivo portátil chamado “a-Heal”, criado por engenheiros da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, tem como objetivo otimizar essas etapas. Ele utiliza uma câmera pequena e inteligência artificial (IA) para identificar em qual fase de cicatrização a ferida está e oferece tratamentos que podem ser medicamentos ou um campo elétrico. O sistema é ajustado para cada paciente, oferecendo um tratamento personalizado.
Esse dispositivo sem fio pode facilitar o tratamento de feridas para pacientes em áreas remotas ou com dificuldades de mobilidade. Os primeiros resultados de testes mostraram que o aparelho acelera o processo de cicatrização.
Uma equipe de pesquisadores da UC Santa Cruz e UC Davis, com apoio do programa DARPA-BETR, desenhou o a-Heal, que combina câmera, bioeletrônica e IA para curar feridas mais rápido. Essa integração faz do a-Heal um “sistema em loop fechado”, algo pioneiro nessa área, segundo os pesquisadores.
“O nosso sistema capta todos os sinais do corpo e, com intervenções externas, melhora o processo de cicatrização”, explicou um dos membros da equipe.
O dispositivo possui uma câmera que tira fotos da ferida a cada duas horas. As imagens são analisadas por um modelo de aprendizado de máquina, que os pesquisadores chamam de “médico de IA”. Esse computador ajuda a monitorar o estado da ferida.
Como um microscópio embutido em um curativo, essa câmera pode identificar tendências e estágios da cicatrização, além de possíveis problemas. A IA usa as imagens para diagnosticar a fase da ferida e compara esses dados com o que seria o progresso esperado da cicatrização. Se notar algum atraso, aplica um tratamento, que pode ser um medicamento ou um campo elétrico para ajudar na recuperação.
O medicamento que a máquina pode aplicar é a fluoxetina, que melhora a cicatrização ao reduzir a inflamação e incentivar a formação de tecido na ferida. A dosagem é ajustada de acordo com estudos pré-clínicos realizados por um grupo da UC Davis. Os dispositivos de bioeletrônica aplicam o medicamento e também criam um campo elétrico que melhora a cicatrização.
A IA determina a melhor quantidade de medicamento a ser aplicada e a intensidade do campo elétrico. Após o tratamento, a câmera registra uma nova imagem e o processo se repete.
Enquanto o dispositivo está em uso, ele envia as imagens e dados sobre a taxa de cicatrização para uma interface segura, para que um médico possa intervir e ajustar o tratamento conforme necessário. O a-Heal é preso a um curativo comercial, tornando o uso prático e seguro.
Para testar a possibilidade de uso clínico, a equipe da UC Davis avaliou o dispositivo em modelos de feridas. Nesses estudos, feridas tratadas com o a-Heal cicatrizaram cerca de 25% mais rápido em comparação aos métodos tradicionais. Esses resultados mostram a eficácia da tecnologia não só em feridas agudas, mas também na recuperação de feridas crônicas que estavam estagnadas.
O modelo de IA usado no sistema, liderado por uma professora da UC Davis, utiliza aprendizado por reforço para simular o diagnóstico que médicos fariam. Aprendizado por reforço é uma técnica na qual um modelo é moldado para atingir um objetivo específico, aprendendo com tentativas e erros.
Neste caso, o objetivo é minimizar o tempo de cicatrização das feridas, e o modelo recebe “recompensas” quando consegue fazer progresso. Ele aprende continuamente com cada paciente e ajusta o tratamento.
Esse aprendizado é guiado por um algoritmo criado por uma equipe de estudantes e professores, que processa as imagens das feridas para avaliar o estágio de cicatrização, em comparação ao que seria o progresso normal. Com o passar do tempo enquanto o dispositivo está em uso, o modelo aprende sobre a cicatrização e usa isso para prever como a recuperação vai seguir.
“Não basta ter a imagem, é preciso processá-la e colocar em contexto. A partir daí, conseguimos aplicar o controle de feedback”, comentou uma das pesquisadoras.
Essa técnica permite que o algoritmo aprenda em tempo real como o medicamento ou o campo elétrico afetam a cicatrização e ajuda a ajustar a quantidade de medicamento ou a intensidade do campo elétrico conforme necessário.
Atualmente, a equipe está explorando como esse dispositivo pode melhorar a cicatrização de feridas crônicas e infectadas.
Com todo esse esforço, os pesquisadores esperam que essa tecnologia possa se tornar fácil de usar e revolucionar o tratamento de feridas.
