Conectar el cerebro a cables para registrar las crisis epilépticas obliga al paciente a estar junto a una máquina. Es incómodo, por decirlo suavemente, pero unos estudiantes de ingeniería quieren liberarlo de esos cables.
Un equipo de estudiantes de ingeniería eléctrica e informática de la Escuela de Ingeniería Brown de la Universidad Rice está desarrollando un instrumento que recoge señales del cerebro de un paciente y las envía inalámbricamente a una computadora.
«A largo plazo, con nuestro sistema, un paciente podría evitar esos gastos relacionados con el hospital, además de eliminar la dependencia del contexto».
Esperan que su trabajo, parte del proyecto final de diseño que deben realizar los estudiantes de último año, algún día ayude a pacientes con un tipo de epilepsia que no responde a los medicamentos, pero que puede requerir la extirpación quirúrgica de pequeñas partes del cerebro donde se originan las crisis. Primero, los médicos deben determinar qué partes son relevantes, y para ello es necesario implantar electrodos que recojan datos durante las crisis.
«Eso significa que los pacientes deben permanecer en el hospital el tiempo suficiente para reunir la gran cantidad de crisis que necesitan analizar para entender de dónde provienen», dice Aiden Curtis, estudiante de tercer año. «Esto conlleva muchos costos, incluidos los psicológicos. Los pacientes tienen que permanecer conectados y no pueden desplazarse. No pueden volver a casa».
«Estos pacientes ya están pasando por dificultades porque sus crisis han llegado a un punto en el que no tienen calidad de vida», añade Benjamin Klimko, estudiante de último año. «Y resulta que muchas personas con epilepsia intratable tienen dependencia del contexto, así que, si no pueden moverse, quizá no tengan tantas crisis».
Como eso implica hospitalizaciones más largas y costosas, cualquier grado de libertad sería un alivio bienvenido, dice Klimko.
«A largo plazo, con nuestro sistema, un paciente podría evitar esos gastos relacionados con el hospital, además de eliminar la dependencia del contexto», afirma.
Los estudiantes trabajan con Nitin Tandon, profesor de neurocirugía de la Facultad de Medicina McGovern del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston, y Caleb Kemere, profesor adjunto de ingeniería eléctrica e informática. Su sistema de prueba de concepto muestra datos de alta calidad, recogidos por electrodos implantados en el cerebro de roedores y transmitidos inalámbricamente a una computadora.
«Este prototipo, que encarna este método de registro y transmisión inalámbricos, nos da esperanzas de que podamos hacerlo en un futuro próximo», dice Tandon.
«Para esto usamos principalmente componentes comerciales, pero para alcanzar el siguiente nivel, más avanzado, necesitaríamos soluciones de hardware más complejas y hechas a medida».
Tandon también dirige el programa de cirugía de la epilepsia del Centro Médico Memorial Hermann-Texas y es profesor adjunto de ingeniería eléctrica e informática en Rice. El año pasado trabajó con otro equipo en una técnica para simplificar la colocación de electrodos en los pacientes.
«El chip que elegimos también tiene capacidad Bluetooth, así que, en teoría, podríamos transmitir datos a un teléfono».
La placa de circuito personalizada de los estudiantes reúne actualmente señales de seis implantes en un roedor modelo y las transmite inalámbricamente por radiofrecuencia.
«El chip que elegimos también tiene capacidad Bluetooth, así que, en teoría, podríamos transmitir datos a un teléfono», dice Irene Zhang, estudiante de último año, «pero estamos implementando un protocolo propietario de radiofrecuencia para alcanzar una mayor velocidad de transmisión de datos».
Por ahora, «el receptor estará conectado a una computadora para mostrar los datos», dice Andres Gomez, estudiante de último año, «pero lo cierto es que ustedes, los pacientes, podrán desplazarse».
Es probable que los datos provengan de uno de dos tipos de implante: estereoencefalografía (sEEG) o electrocorticografía. En el primer caso, se implantan electrodos individuales a través de un orificio en el cráneo para monitorizar neuronas individuales o pequeños grupos de ellas. En el segundo, se implanta una malla bajo el cráneo para recoger datos de potenciales de campo locales de miles o quizá millones de neuronas.
Debido a la complejidad de esta última cirugía, que implica extirpar una parte grande del cráneo, los estudiantes están recogiendo datos de seis implantes de sEEG. Conectan sus nodos a cables que sobresalen del cráneo, que a su vez envían los datos a la unidad inalámbrica central.
Los estudiantes trabajaron en su proyecto en el Oshman Engineering Design Kitchen y lo presentaron al público en la exposición anual Engineering Design Showcase. Para ello, colocaron a los visitantes una gorra impresa en 3D con sensores de electroencefalograma y su transmisor, que enviaba datos en tiempo real a una pantalla visual.
Por su trabajo, el equipo recibió una invitación al Simposio Internacional de Circuitos y Sistemas del IEEE en Sapporo, Japón, en mayo, como finalista del concurso de diseño estudiantil.
