Sistema de medição de limiares térmicos para integração em plataforma de saúde ubíqua de rastreamento de complicações do diabetes mellitus

Abstract

A neuropatia diabética periférica (NDP) é uma das principais complicações do Diabetes Mellitus (DM), afetando cerca de 50% dos indivíduos com a doença. Estima-se que, na próxima década, o número de pessoas diagnosticadas com DM aumentará em aproximadamente 20%, totalizando 642,7 milhões de diabéticos. Esses dados evidenciam a urgência de facilitar o acesso ao diagnóstico precoce dessa complicação. A NDP afeta principalmente membros distais, como por exemplo o pé diabético que é uma condição que pode gerar ulcerações e até a amputação do membro. O teste sensorial quantitativo (QST - Quantitative Sensory Testing) é um exame utilizado para rastrear a NDP, avaliando os limiares térmicos e mecânicos, o que permite detectar ganhos ou perdas de função nos membros. Essa abordagem pode evitar complicações graves, visto que as primeiras fibras nervosas acometidas são do tipo finas, responsáveis pelas sensações térmicas. Diante desse cenário, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento do X-QST: um sistema que avalia os limiares térmicos, com o objetivo de identificar precocemente alterações de sensações nos membros distais, indicando ganho ou perda de função, possibilitando o rastreamento da NDP. O sistema é composto por dois módulos: (a) módulo de aquisição, que estimula as fibras somatossensoriais por meio de estímulos térmicos e registra os valores de temperatura e o momento da identificação do limiar térmico, para os testes de detecção ao frio e calor e dor ao calor, além de analisar o paradoxo de sensações quentes em mudanças abruptas de temperatura; e (b) módulo concentrador, um software responsável pela configuração e condução do exame, visualização gráfica, ajustes manuais e apresentação dos resultados clínicos. O sistema foi avaliado por meio da coleta de dados de temperatura utilizando dois sensores posicionados em diferentes partes do thermode, componente do módulo de aquisição que entra em contato com a pele do paciente. Os valores de temperatura foram submetidos a uma modelagem por regressão linear, a fim de identificar os coeficientes linear e angular afim de realizar uma calibração na medição de temperatura entre o thermode e a pele do indivíduo. Além disso, o módulo de aquisição foi submetido a testes de segurança elétrica, sendo certificado como seguro para uso. Um estudo piloto foi conduzido com 15 participantes sem diagnóstico de DM, nos quais foram aplicados testes de detecção (quente e frio), dor (quente) e paradoxo de sensações quentes nas mãos e nos pés, totalizando oito testes. Os resultados mostraram que apenas o teste de dor, em ambos os membros e gêneros, apresentou diferença significativa (p< 0,05) em relação aos valores de referência. No entanto, ao comparar as categorias de normalidade, ganho e perda de função, o teste de dor quente no pé foi o único a não apresentar diferença significativa (p> 0,05). Ou seja, os demais testes conseguiram identificar um número significativo de indivíduos com limiares normais. Além disso, não houve associação entre fatores dos resultados dos testes ao gênero (p> 0,05), indicando que a distribuição de resultados normais foi semelhante entre homens e mulheres. Portanto, o sistema se mostrou promissor como uma ferramenta não invasiva, indolor e de fácil uso para ser ingressada na plataforma ubíqua SDC-X, no qual contém outros exames que se complementam para o rastreamento de complicações do DM.

Abstract: Peripheral diabetic neuropathy (PDN) is one of the main complications of Diabetes Mellitus (DM), affecting approximately 50% of individuals with the disease. It is estimated that, in the next decade, the number of people diagnosed with DM will increase by approximately 20%, reaching a total of 642.7 million diabetics. These data highlight the urgency of facilitating access to early diagnosis of this complication. PDN mainly affects distal limbs, for instance, diabetic foot, a condition that can lead to ulcerations and even limb amputation. Quantitative Sensory Testing (QST - Quantitative Sensory Testing) is a screening tool for PDN that assesses thermal and mechanical thresholds, enabling the detection of sensory gains or losses in the limbs. This approach can prevent severe complications, as the first affected nerve fibers are thin fibers responsible for thermal sensations. In this context, the present work introduces the development of X-QST: a system that evaluates thermal thresholds to identify sensory alterations in distal limbs, indicating gain or loss of function, thus enabling PDN screening. The system comprises two modules: (a) acquisition module, which stimulates somatosensory fibers through thermal stimuli and records temperature values and the moment of thermal threshold identification for cold and heat detection tests and heat pain, in addition to analyzing the paradoxical sensation of heat in abrupt temperature changes; and (b) concentrator module, a software responsible for configuring and conducting the exam, graphical visualization, manual adjustments, and clinical result presentation. The system was evaluated by collecting temperature data using two sensors positioned on different parts of the thermode, a component of the acquisition module that contacts the patient?s skin. The temperature values were subjected to linear regression modeling to identify the linear and angular coefficients to calibrate the temperature measurement between the thermode and the individual?s skin. Additionally, the acquisition module underwent electrical safety testing, being certified as safe for use. A pilot study was conducted with 15 participants without a DM diagnosis, in which detection tests (hot and cold), pain (hot), and paradoxical sensation of heat were applied to the hands and feet, totaling eight tests. The results showed that only the pain test, in both limbs and genders, presented a significant difference (p< 0.05) from the reference values. However, when comparing the normality, gain, and loss of function categories, the hot pain test on the foot was the only one not showing a significant difference (p> 0.05). That is, the other tests identified a significant number of individuals with normal thresholds. Furthermore, there was no association between test result factors and gender (p> 0.05), indicating that the distribution of normal results was similar between men and women. Therefore, the system proved promising as a non-invasive, painless, and user-friendly tool to be incorporated into the ubiquitous platform SDC-X, which contains other complementary tests for screening DM complications.