SenseCheQ: Home-based Nerve Function Self-Assessment using Autonomous Quantitative Sensory Testing

Resumen Técnico: SenseCheQ – Autoevaluación de la función nerviosa en el hogar mediante pruebas cuantitativas de sensibilidad autónomas

Planteamiento del problema
La neuropatía periférica inducida por la quimioterapia (NPIQ) es un efecto secundario prevalente y debilitante de los agentes antineoplásicos sistémicos, que afecta a las fibras nerviosas Aβ, Aδ y C. Si bien la detección temprana y la modificación de los regímenes de quimioterapia siguen siendo la estrategia principal para la prevención, las herramientas de diagnóstico actuales carecen de la precisión y accesibilidad necesarias para su adopción clínica rutinaria. Los protocolos existentes de Pruebas de Sensibilidad Cuantitativa (QST, por sus siglas en inglés) se ven obstaculizados por la necesidad de personal capacitado, procedimientos que requieren mucho tiempo, altos costos de equipo y la necesidad de que los pacientes acudan a instalaciones clínicas. Además, las pruebas simplificadas de "cabecera de cama" a menudo carecen de la sensibilidad necesaria para la detección temprana. Existe una necesidad crítica de una plataforma de QST rentable, fiable y de autoadministración capaz de operar en entornos domésticos no controlados para facilitar el seguimiento longitudinal de la función nerviosa.

Metodología
Los autores desarrollaron SenseCheQ, una plataforma integrada de hardware y software diseñada para la realización de pruebas sensoriales autónomas en el hogar. El sistema fue diseñado iterativamente con la aportación de socios pacientes para garantizar la inclusividad y la facilidad de uso, particularmente para adultos mayores o personas que experimentan fatiga o deterioro motor.

• Arquitectura de Hardware: El dispositivo cuenta con un conjunto "SensePad" que integra estimulación mecánica y térmica.
  • Estimulación: Un actuador resonante lineal (LRA) proporciona vibración a 128 Hz. Un módulo Peltier (12.3 mm x 12.3 mm) bajo una placa frontal de aluminio proporciona calentamiento y enfriamiento.
  • Control y Seguridad: El sistema utiliza una Raspberry Pi 4 para la interfaz de usuario y el flujo de la sesión, coordinada con dos microcontroladores Arduino (MKR Zero para el control térmico y Nano ESP32 para el control háptico) para asegurar operaciones en tiempo real y de tiempos críticos. Tres salvaguardas de seguridad (corte de software a 43 °C, corte de hardware a 45 °C y un fusible de 2 A) evitan la fuga térmica.
  • Sensores de Retroalimentación: Tres termómetros Pt1000 monitorean las temperaturas de la piel y del ambiente, mientras que un acelerómetro de 3 ejes (MMA8451Q) mide la amplitud de vibración real entregada al usuario.
• Protocolo: El dispositivo evalúa tres parámetros: Umbral de Detección de Vibración (VDT), Umbral de Detección de Frío (CDT) y Umbral de Detección de Calor (WDT). El sitio de prueba es la eminencia tenar de la mano, elegida por su sensibilidad y accesibilidad.
• Innovaciones Clave:
  1. Integración Termo-Háptica: El dispositivo fija la temperatura de la piel a una línea base de 32 °C durante la prueba de vibración. Esto aborda la variabilidad conocida de la sensibilidad a la vibración debida a las fluctuaciones de la temperatura de la piel causadas por factores ambientales o la desregulación autonómica en pacientes con cáncer.
  2. Rutina de Calibración Háptica: Para contrarrestar la variabilidad causada por la fuerza aplicada por la mano del usuario (que amortigua la vibración), el sistema realiza una rampa de vibración de rango completo inicial. Un acelerómetro mide el desplazamiento resultante y un modelo de regresión calcula los factores de corrección para los valores de accionamiento posteriores. Esto asegura que el estímulo entregado coinca con la amplitud objetivo independientemente de la presión del usuario.
• Interfaz de Usuario: El sistema evita las aplicaciones para teléfonos inteligentes en favor de una interfaz física con dos botones de empuje hápticos (verde para progresión, rojo para respuesta) y una pantalla TFT de texto grande, minimizando la latencia y la carga cognitiva.

Evaluación y Resultados
El estudio evaluó SenseCheQ a través de tres fases: una validación de calibración, un estudio de fiabilidad en el hogar con adultos sanos y estudios de casos piloto con pacientes de quimioterapia.

1. Eficacia de la Calibración: La rutina de calibración háptica redujo la varianza del estímulo de vibración entregado en un 80% (Z = 4.78, p < 0.001) y redujo la desviación promedio de las amplitudes objetivo en un 81.23%. Esto mejoró significativamente la fiabilidad de las mediciones de VDT dentro de cada participante.
2. Fiabilidad en el Hogar (Participantes Sanos): En un estudio con 30 voluntarios sanos que realizaron tres sesiones en casa, el dispositivo demostró una buena fiabilidad de test-retest.
   • VDT: No hubo diferencias significativas entre sesiones (p = 0.594); Coeficiente de Correlación Intraclase (ICC) = 0.66.
   • CDT: No hubo diferencias significativas entre sesiones (p = 0.293); ICC = 0.69.
   • WDT: Se observó una menor fiabilidad (ICC = 0.32), lo cual es consistente con la literatura que señala que los umbrales térmicos son generalmente más difíciles de medir de forma fiable que los mecánicos.
   • Control de Temperatura: Al comparar las sesiones con y sin control de temperatura, se reveló que las sesiones sin control presentaban una mayor varianza. Los participantes con piel más fría mostraron desviaciones significativamente mayores en el VDT, confirmando la necesidad del control térmico para una prueba de vibración fiable.
3. Estudios de Casos de Pacientes: Dos pacientes con cáncer de mama se sometieron a pruebas semanales de autoevaluación durante la quimioterapia.
   • Paciente 1 (Taxano): No reportó síntomas de NPIQ; SenseCheQ no detectó cambios en la función sensorial.
   • Paciente 2 (Taxano + Platino): Reportó parestesia cíclica tras las infusiones. SenseCheQ detectó un empeoramiento cíclico correspondiente del VDT dos semanas después de la infusión, alineándose con los resultados reportados por el paciente (puntuaciones CIPN20 y TNSc) antes de que se activara la intervención clínica.

Contribuciones Clave

• Integración Tecnológica: La primera demostración de un dispositivo comercialmente viable que autoadministra simultáneamente el control de la temperatura de la piel y la calibración de la estimulación háptica para mitigar la variabilidad ambiental y la inducida por el usuario.
• Viabilidad en Entornos Domésticos: Evidencia de que los pacientes pueden autoadministrar de manera fiable protocolos complejos de QST en el hogar con una alta adherencia (se completó el 84% de las sesiones planificadas).
• Rentabilidad: El dispositivo está construido con componentes comerciales con una lista de materiales inferior a £500 ($670), una fracción del costo de los equipos de QST clínicos existentes.
• Validación de Sensibilidad: El sistema puede resolver cambios submicrónicos en la detección de vibración y rastrear cambios sensoriales cíclicos que se correlacionan con los síntomas reportados por el paciente, detectando potencialmente la neurotoxicidad temprana antes de que ocurra un daño irreversible.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo plantea que SenseCheQ representa una plataforma escalable para la detección de neuropatías en la comunidad. Al desplazar el control hacia el paciente y automatizar la eliminación del ruido ambiental, el dispositivo permite un seguimiento longitudinal frecuente que actualmente es poco práctico en entornos clínicos. Los autores afirman que este enfoque permite la detección de tendencias sutiles y clínicamente significativas en la función nerviosa, facilitando potencialmente las modificaciones oportunas de la quimioterapia para prevenir la neuropatía crónica. Si bien el alcance del estudio es modesto (centrándose en la prueba de concepto y la viabilidad), los resultados sugieren que la QST autónoma puede igualar los resultados reportados por los pacientes y proporcionar un biomarcador cuantitativo del estado de la enfermedad y la eficacia terapéutica. Los autores concluyen que, si bien se requiere más trabajo longitudinal a gran escala para establecer la utilidad predictiva para la NPIQ crónica, SenseCheQ ofrece una herramienta prometedora para la detección temprana y el monitoreo de diversas neuropatías, incluyendo las inducidas por la diabetes.