Monitorização da pressão arterial: smartwatch com IA e física pode transformar

High blood pressure goes unnoticed

Medir a pressão arterial é um ritual conhecido: coloca-se a braçadeira à volta do braço, aperta durante alguns segundos e, no fim, aparecem dois números. Esses valores ajudam os médicos a perceber como está a saúde do coração.

O problema é que essa leitura é só um instantâneo. A pressão arterial varia ao longo do dia - sobe quando anda depressa, sobe escadas, está sob stress, bebe café, dorme mal ou toma medicação.

Por isso, uma medição na consulta pode parecer normal, mesmo que a pressão suba noutras alturas. É exatamente por isso que os cientistas procuram formas melhores de a acompanhar durante a vida real, fora do consultório.

Um novo sistema de smartwatch, desenvolvido por investigadores da University of Utah e da University of Illinois Chicago, pode ajudar. Não aperta o braço.

Em vez disso, lê alterações elétricas muito pequenas no pulso e usa física e inteligência artificial para estimar a pressão arterial.

High blood pressure goes unnoticed

A pressão arterial elevada pode ser perigosa porque, muitas vezes, a pessoa não a sente. Pode ir danificando o coração e os vasos sanguíneos durante anos antes de surgirem sintomas.

“Elevated blood pressure is considered the silent killer because it leads to heart attacks, aneurysms and strokes. It represents a global healthcare burden and it is considered a Holy Grail problem,” said Benjamin Sanchez Terrones from the University of Illinois Chicago.

Os médicos já usam braçadeiras porque funcionam bem. Mas as braçadeiras não foram feitas para monitorização constante. Dão uma fotografia rápida, não a história completa.

Current tools miss changes

Uma braçadeira de pressão arterial funciona ao apertar uma artéria - por isso é que se sente aquele aperto. Este método é útil, mas é difícil de usar o dia todo.

Mesmo as versões “wearable” podem ser desconfortáveis. Continuam a precisar de insuflar e apertar, o que as torna pouco práticas para acompanhar a pressão durante exercício, sono ou rotinas normais.

Alguns dispositivos mais recentes tentam estimar a pressão arterial sem braçadeira. Muitos recorrem a sensores de luz ou ao tempo do pulso. Podem ajudar, mas muitas vezes dependem de pistas indiretas.

Movimento, posição do pulso, hidratação e diferenças entre corpos podem afetar os resultados.

Smartwatch tracks blood pressure

O novo smartwatch usa um método chamado bioimpedância elétrica, ou BioZ.

A ideia é simples: o sangue conduz eletricidade. Quando o coração bate, a quantidade de sangue na artéria do pulso muda. Isso altera a forma como a eletricidade se desloca através do pulso.

O relógio envia uma corrente elétrica minúscula através da pele - a pessoa não a sente. Sensores por baixo do relógio medem como o pulso responde a essa corrente.

A partir dessas pequenas variações, o sistema tenta perceber o que está a acontecer na artéria por baixo da pele.

Finding blood pressure in a tiny signal

Isto não é fácil. O pulso tem pele, gordura, músculo, osso e vários vasos sanguíneos. O sinal de uma única artéria é muito pequeno.

O relógio tem de separar esse sinal minúsculo do resto, como tentar ouvir um som baixinho numa sala cheia de ruído.

Foi por isso que os investigadores não confiaram apenas na inteligência artificial. Primeiro, construíram um modelo com base na forma como o sangue realmente circula.

Physics guides the AI

Os investigadores criaram primeiro um modelo de como o sangue se move nas artérias e de como transporta eletricidade. Isso ajudou-os a ligar os sinais do pulso à pressão arterial dentro do corpo.

Depois, treinaram um sistema de IA com esse modelo. Ao contrário de uma IA “típica”, esta tinha de respeitar a física conhecida do fluxo sanguíneo, em vez de apenas adivinhar padrões.

“This work shows how combining machine learning with physics can fundamentally change what’s possible,” said co-author Christel Hohenegger, an associate professor at the University of Utah.

“By building physical principles directly into the model, we can move beyond black-box prediction toward systems that are more accurate, more interpretable, and more broadly applicable in real-world healthcare.”

Early tests show promising results

Os investigadores testaram primeiro o sistema usando um grande conjunto de registos de pressão arterial. Depois, testaram-no em pessoas.

75 voluntários saudáveis usaram o smartwatch enquanto caminhavam, corriam, andavam de bicicleta, faziam respiração controlada e mudavam de postura.

A equipa comparou os resultados do relógio com ferramentas de pressão arterial consideradas fiáveis e com medições por ecografia. O smartwatch apresentou resultados promissores.

Tech tested in real patients

A equipa também testou 85 doentes. Alguns tinham pressão arterial elevada. Alguns tinham doença cardíaca. Outros tinham diferentes condições de saúde. Foram incluídos também três doentes em cuidados intensivos.

“We went the extra mile and measured patients in the intensive care unit as well as the Madsen Health Center because we wanted to test the technology on the target population,” Sanchez Terrones said.

O sistema funcionou melhor quando era ajustado a cada pessoa. Faz sentido, porque cada corpo é diferente. Uma versão futura pode precisar de um passo inicial de configuração antes de conseguir acompanhar bem a pressão arterial.

More work remains

O smartwatch ainda não está pronto para substituir a braçadeira como dispositivo útil para medir a pressão arterial.

Os investigadores ainda precisam de estudos maiores. Têm de testar mais pessoas, de diferentes idades, tipos de corpo e condições de saúde. Também precisam de perceber como se comporta ao longo de semanas, meses e anos.

Num pequeno acompanhamento, três pessoas voltaram passado um ano. O sistema não funcionou tão bem até ser recalibrado. Alterações diárias na hidratação, temperatura e nos vasos sanguíneos podem mudar o sinal no pulso.

Por isso, a ideia é promissora, mas ainda exige testes cuidadosos.

Smartwatch tracks blood pressure all day

A maior promessa não é apenas o conforto. É ter uma visão melhor da pressão arterial ao longo do tempo.

“Blood pressure isn’t two numbers; it’s a function of time. The mathematical challenge was recovering that whole waveform from indirect electrical measurements at the wrist, a classic inverse problem,” said co-author Braxton Osting, a professor of mathematics at the University of Utah.

“Embedding the physics of blood flow directly into the model makes the prediction more trustworthy.”

Smartwatch may replace blood pressure cuffs

“The cuff device is very useful, but at the same time, limited: it only gives you the least amount of useful information because of the way the technology works,” explained Sanchez Terrones.

“Our blood pressure throughout the day is like a movie, but when you put on the cuff, all you get is one snapshot of the picture,” he said. “At the end, we are missing 99 percent of the movie that explains how blood pressure might change in a patient throughout the day while they are walking, running or climbing up stairs.”

Por agora, a braçadeira continua a ser a ferramenta padrão. Mas, um dia, um smartwatch pode ajudar médicos e doentes a ver a história completa da pressão arterial enquanto a vida acontece - a caminhar, a correr ou a subir escadas.