La intolerancia al ejercicio, o la incapacidad de ejercer físicamente uno mismo sin experimentar dificultad para respirar o fatiga extrema, no es infrecuente. Para las personas con esta afección, las tareas simples como comprar comestibles o subir escaleras pueden ser prohibitivas. Estos mismos síntomas tipifican muchas enfermedades, incluida la neumonía por insuficiencia cardíaca y el asma, y encontrar la causa a veces se reduce a un examen complejo y costoso llamado prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPET).
Normalmente, el CPET implica hacer ejercicio hasta el agotamiento en una cinta o bicicleta estacionaria, mientras usa una máscara invasiva, una pinza nasal y un electrocardiograma. Los médicos observan la acción de los pulmones, los músculos y el corazón del paciente e intentan descubrir de dónde viene el problema. Incluso entonces, la prueba, que cuesta miles de dólares y requiere la instalación de un equipo de personas, puede no ser concluyente y debe repetirse para saber si el tratamiento o las recetas funcionan.
Un mejor CPET fue el desafío que el cardiólogo general de masas Maulik Majmudar llevó a los estudiantes de la clase de diseño de dispositivos médicos del MIT el otoño pasado. En la clase, que ha visto alrededor de 50 estudiantes por año desde que comenzó en 2004 como un enfoque más práctico para una clase de diseño de dispositivos preexistente, los profesionales médicos presentan un problema que han encontrado en la práctica. Los estudiantes graduados y algunos estudiantes de último año se unen en grupos de tres a cinco miembros del equipo, reciben un presupuesto que proviene parcialmente de donantes de la industria y tienen la tarea de encontrar una solución.
“La industria de dispositivos médicos, en su increíble conservadurismo, en realidad no está muy abierta a la innovación. La mayor parte de la innovación está ocurriendo en las startups ", dice Nevan Hanumara, científico investigador del MIT y uno de los instructores del curso con el fundador Alexander Slocum. "Lo que creo que es un poco único acerca de lo que hacemos es la productividad en la generación de nuevas ideas que realmente hemos logrado tener en un formato educativo".
El profesor Alex Slocum (derecha) trabaja con los estudiantes Alban Cobi y Steven Link, quienes están desarrollando un espectro ajustable para la validación de radioterapia. (John Freidah) Dos estudiantes universitarios de ingeniería eléctrica, Alexander Mok y Andreea Martin, unieron fuerzas con dos ingenieros mecánicos y un estudiante integrado de diseño y administración, y comenzaron un riguroso proceso de investigación, diseño e iteración para desarrollar una prueba más efectiva y rentable. El grupo de Mok y Martin ideó un monitor de salud portátil que puede medir la frecuencia cardíaca y la cantidad de gas inhalado en la respiración. El dispositivo evalúa la interacción del corazón y los pulmones del paciente a lo largo del día. "Lo que estamos tratando de encontrar es más datos a largo plazo en una escala mucho menor de actividad física", dice Martin.
El diseño no vino de la nada. Majmudar los guió, reuniéndose semanalmente, presentándolos a los médicos que trabajan en el campo y ayudándolos a establecer pruebas con voluntarios. El concepto se originó con la idea de utilizar dispositivos electrónicos y sensores modernos y miniaturizados en un paquete portátil, para que los médicos pudieran leer los datos durante un período de tiempo en la vida de un paciente, no solo pruebas de laboratorio aisladas. Al final del semestre pasado, Mok se puso su primer prototipo, que abarca los sensores en una camisa, e hizo varios CPET para comparar.
Los estudiantes de ingeniería mecánica Elizabeth Mittman, Alban Cobi y Luke Gray trabajan con Piotr Zygmanski (derecha) en el Hospital Brigham and Women's. (John Freidah) Aunque la mayoría de los proyectos de la clase terminan con la clase, algunos, como Mok y Martin's, continúan en un segundo semestre, donde pulen sus inventos y los desarrollan como productos, e incluso más allá, como startups o tecnología con licencia. Ocasionalmente, eso significa patentar, por lo que Mok y Martin se negaron a compartir los detalles de su tecnología. De los cinco miembros de su equipo, solo Mok y Martin continuaron con el proyecto. Actualmente están trabajando para comparar sus resultados con los CPET tradicionales: la prueba de Mok con el dispositivo del grupo fue lo suficientemente similar a su CPET para mostrar promesa, y la construcción de un segundo prototipo que mejora el factor de forma. También examinarán la vía reguladora, realizarán estudios de mercado y comenzarán el desarrollo comercial.
En el pasado, un médico que trataba a pacientes con niveles bajos de testosterona necesitaba un sistema de un solo uso, para que los pacientes pudieran aplicar el suyo. Los estudiantes de ingeniería aprendieron suficiente farmacología para inventar una nueva jeringa que mantiene separados los diferentes componentes del tratamiento hasta que se usa, y ahora están trabajando con inversores ángeles y socios de la industria para lanzar el dispositivo. Antes de eso, los estudiantes que construyeron una camisa que mide los trastornos del sueño se convirtieron en monos de monitoreo infantil y se incorporaron en 2011 como Rest Devices, Inc. Ahora disponible, el monitor mono, llamado Mimo, rastrea el sueño, la posición, la respiración y la temperatura de la piel, y lo transmite a través de una aplicación de teléfono.
En el pasado, los estudiantes de ingeniería aprendieron suficiente farmacología para inventar una nueva jeringa que mantiene separados los diferentes componentes del tratamiento hasta que se usa. (Terapéutica de reconocimiento) La clase de Hanumara, aunque construida sobre una comunidad que involucra a instructores, TAs y especialmente clínicos, no está sola; Los centros de creación de prototipos médicos han proliferado en universidades de todo el país y del mundo, desde programas de pregrado hasta posdoctorales. Duke, la Universidad de Minnesota, Johns Hopkins, Georgia Tech y más de un centenar más conforman la Alianza de Ingeniería Biomédica, Innovación, Diseño y Emprendimiento, que se reúne para compartir recursos y experiencias entre los programas. Uno de los más antiguos, Stanford Biodesign, fue fundado en 2001 por Paul Yock, un profesor de medicina y bioingeniería de Stanford que buscó formalizar el tipo de educación práctica y guiada que recibió de los emprendedores experimentados que lo ayudaron a iniciar una empresa que desarrollara enfermedades cardiovasculares. dispositivos y licencia una invención de angioplastia con globo por cable durante su educación en Stanford, décadas antes.
Stanford Biodesign también ofrece clases de posgrado y licenciatura, pero su enfoque principal es un programa de tiempo completo de dos semestres tipo beca que Yock llama una "escuela final para inventores de tecnologías de la salud". Los estudiantes pasan dos meses en inmersión clínica, en la cual deben encontrar 200 "necesidades" que filtran a una en función de lo importantes que sean, cuán solucionables, comercializables e incluso si la propiedad intelectual existente y las vías de la FDA son factibles.
"Todo el mantra de nuestro programa es que la necesidad bien caracterizada es el ADN de una buena invención", dice Yock. Los estudiantes "tienen una idea de observación de primera mano de lo que se puede mejorar". Unos 200 estudiantes han completado el programa, y aproximadamente la mitad ha comenzado a emprender. Tal vez en la historia de mayor éxito hasta el momento, el ex alumno Uday Kumar fundó iRhythm, una compañía de atención médica digital que fabrica un parche inteligente de monitoreo cardíaco que envía datos directamente a los médicos y se ha convertido en el estándar de la industria. Otros aterrizaron en compañías existentes, o incluso comenzaron programas similares en otras universidades.
Según Hanumara y Yock, abrir la innovación es especialmente importante en el sistema médico actual, que necesita encontrar formas de brindar una mejor atención con un presupuesto.
"Al final, cuando estás enseñando, el mejor y más emocionante producto que puedes encontrar es la gente que tiene éxito en sus profesiones", dice Hanumara.
