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Let There Be Light

O estudo UNM mede a eficácia da terapia da luz para remodelar os ritmos circadianos

Pesquisadores da University of New Mexico e seus colegas do Lighting Enabled Systems & Applications (LESA) Center com base no Rensselaer Polytechnic Institute demonstraram uma nova tecnologia para medir a eficácia da fototerapia para sincronizar os ritmos circadianos humanos como um tratamento potencial para insônia, transtornos do humor e outros problemas de saúde.

Em um relatório publicado online no IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine (e preparada para liderar a edição de dezembro da revista), a equipe relatou um estudo piloto conduzido em três pessoas usando o Smart Lighting Clinical Testbed no UNM Hospital. Os sistemas de iluminação, detecção e controle usados ​​foram baseados em um sistema instalado pela primeira vez no Smart Conference Room Testbed no LESA Center em Nova York.

Ao alterar deliberadamente determinados comprimentos de onda de luz emitida por luminárias LED especiais, os pesquisadores foram capazes de antecipar o início do sono dos participantes ao longo de quatro dias e noites passados ​​no quarto do hospital, que também é equipado com sensores sofisticados que detectam a presença de um ocupante movimentos.

"A validação das capacidades de teste foi o culminar de um esforço de desenvolvimento de software e hardware de longo prazo", disse Meeko Oishi, PhD, professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UNM.

"Demonstrar essas capacidades em um ambiente clínico real ao longo de quatro noites é significativo e estabelece as bases para uma tecnologia personalizada sofisticada no futuro."

Oishi fez parceria com Lee K. Brown, MD, professor da Divisão de Pulmonar, Cuidados Críticos e Medicina do Sono da UNM e diretor do Centro de Distúrbios do Sono da UNM, na criação do Testbed na UNMH.

Para testar a tecnologia, Brown e Oishi colaboraram com colegas de pesquisa da LESA, um Centro de Pesquisa em Engenharia Graduado da National Science Foundation com sede em Rensselaer em Troy, NY. Outros membros da LESA incluem a Boston University e a Thomas Jefferson University na Filadélfia, bem como parceiros da indústria privada.

Os cientistas sabem que certos comprimentos de onda da luz azul podem alterar os ritmos circadianos humanos - o "relógio corporal" de 24 horas que comanda nosso ciclo de sono / vigília, metabolismo e muitos outros processos fisiológicos. Neste estudo piloto, os pacientes foram expostos a comprimentos de onda e intensidades de luz específicos para ajudar com uma fase de sono-vigília atrasada (corujas noturnas) ou fase avançada de sono-vigília (muitas vezes um problema para idosos ou pessoas com demência).

A iluminação adequadamente controlada também pode aliviar a depressão, bem como melhorar a produtividade, o funcionamento cognitivo e o estado de alerta. A precisão no momento e na intensidade da exposição à luz é fundamental, mas até agora havia poucas instalações de pesquisa clínica que podem estudar os efeitos de regimes de iluminação prolongados que duram dias a semanas.

Os avanços na tecnologia LED permitiram o design de sistemas de iluminação que controlam com precisão a gama de cores usadas para fazer a luz branca. O Smart Lighting Clinical Testbed usa as tecnologias de iluminação e sensor da LESA, que fornecem perfis de iluminação personalizados e rastreamento contínuo dos movimentos do paciente (preservando a privacidade absoluta) em um quarto de hospital.

Como o Testbed está localizado no Hospital UNM, enfermagem e nutrição estão prontamente disponíveis, tornando possível conduzir estudos ininterruptos e de vários dias. O Testbed usa iluminação com ajuste de cor da Telelumen, membro da indústria da LESA, que se parece com luminárias de teto de quarto de hospital padrão. Os sensores da sala podem rastrear o movimento e a intensidade da luz refletida sem o uso de câmeras, portanto, nenhuma imagem de vídeo é gravada.

No estudo piloto, os especialistas em ritmo circadiano da Thomas Jefferson University projetaram programas de iluminação especializados calculados para mudar a fase circadiana dos assuntos de teste durante o período de quatro dias. Os pesquisadores coletaram a saliva dos participantes para medir os níveis de melatonina, um marcador da fase circadiana de uma pessoa.

Os assuntos de teste também usavam actígrafos, dispositivos semelhantes a relógios de pulso que registram seus movimentos corporais e podem ser analisados ​​como uma forma de estimar a fase circadiana. Por exemplo, um sensor de actigrafia pode determinar que o sujeito provavelmente cochilou durante o dia, e o sistema ajustaria o espectro de iluminação e a intensidade para promover a vigília.

Os pesquisadores da LESA estão explorando o uso de dispositivos biométricos vestíveis para estudar as relações entre a iluminação e os ritmos circadianos do paciente. Junto com os outros sensores do Testbed, essas ferramentas podem levar a um tratamento de iluminação personalizado para vários distúrbios sem hospitalização.

"Esperamos que os resultados dos estudos usando o Smart Lighting Clinical Testbed da UNM estimulem o estabelecimento de tais instalações de pesquisa adicionais, resultando em uma 'massa crítica' de dados fornecendo evidências conclusivas de que a iluminação espectral centrada no homem e sintonizável se tornará uma parte padrão da iluminação design ", diz Brown.

"Nesse ínterim, estamos fazendo grandes avanços na aceleração do acúmulo de conhecimento e know-how para tornar o lugar-comum uma realidade."

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