Novi ultrazvučni flasteri veličine poštanske marke koji mogu vidjeti unutrašnjost tijela

Ultrazvuk se široko koristi za neinvazivno snimanje tkiva i organa. Međutim, ova metoda zahtijeva bliski kontakt između sonde i ciljanog područja. Osim toga, ultrazvučno snimanje zahtijeva glomaznu i specijaliziranu opremu. Ali novi dizajn inženjera MIT-a mogao bi tehnologiju učiniti nosivom i pristupačnom.

Znanstvenici su razvili nosivi ultrazvučni uređaj za snimanje – novi ultrazvučni flaster – koji se lijepi na kožu i može pružiti kontinuiranu ultrazvučnu sliku unutarnjih organa tijekom 48 sati. Ovaj bioadhezivni ultrazvučni uređaj (BAUS) sastoji se od tanke, krute ultrazvučne sonde čvrsto pričvršćene na kožu preko spojnice izrađene od čvrstog, antidehidrirajućeg, bioadhezivnog hibrida hidrogel-elastomera.

Znanstvenici su stavili flastere na volontere i pokazali da uređaji pružaju 48 sati kontinuiranog snimanja različitih unutarnjih organa, uključujući krvne žile, mišiće, srce, gastrointestinalni trakt, dijafragmu i pluća. U isto vrijeme, zadržao je snažnu adherenciju i bilježio promjene u podzemnim organima dok su volonteri izvodili različite aktivnosti, uključujući sjedenje, stajanje, trčanje i vožnju biciklom.

Ultrazvučno snimanje zahtijeva nanošenje gela na kožu, koji djeluje kao prijenos ultrazvučnih valova. Zatim se sonda ili pretvarač pritisne na gel, šaljući zvučne valove u tijelo koji odjekuju unutarnje strukture i vraćaju se u sondu, gdje se odjeknuti signali prevode u vizualne slike.

Nedavno su proučavani dizajni rastezljivih ultrazvučnih sondi kako bi se omogućilo prijenosno i niskoprofilno snimanje unutarnjih organa. Ovi su dizajni omogućili fleksibilan skup sićušnih ultrazvučnih sondi s idejom da se prilagode obliku pacijentova tijela.

Ali zbog svojeg izduženja, ovi eksperimentalni dizajni stvorili su slike niske rezolucije: pretvarači se međusobno pomiču poput tijela, uzrokujući izobličenje slike.

Novodizajnirano ultrazvučno ljepilo pruža sliku više rezolucije tijekom duljeg vremenskog razdoblja kombinacijom elastičnog ljepljivog sloja s krutim nizom sondi. Zahvaljujući ovoj kombinaciji, uređaj može prianjati uz kožu i istovremeno održavati relativni položaj sondi za generiranje jasnijih i točnijih slika.

Ljepljivi sloj uređaja izgrađen je od dva tanka sloja elastomera koji okružuju međusloj čvrstog hidrogela, tvari koja je prvenstveno na bazi vode i učinkovito prenosi zvučne valove. elastomer sprječava dehidraciju hidrogela. Samo kada je hidrogel visoko hidriran, akustični valovi mogu učinkovito prodrijeti i pružiti slike visoke rezolucije unutarnjih organa.”

Donji sloj elastomera dizajniran je da prianja uz kožu, dok gornji sloj prianja uz kruti niz sondi koje je tim također dizajnirao i proizveo. Cijela ultrazvučna naljepnica ima oko 2 četvorna centimetra u promjeru i 3 milimetra debljine – otprilike kao površina poštanske marke.

Kada su znanstvenici testirali flastere, otkrili su da se lijepe na kožu. i proizvodio jasne slike temeljnih struktura do 48 sati. Na temelju slika flastera, tim je mogao promatrati promjenu promjera glavnih krvnih žila tijekom sjedenja ili stajanja.

Znanstvenici su također uhvatili detalje dubljih organa, poput toga kako srce mijenja oblik dok vježbate tijekom vježbanja. Također su mogli vidjeti kako se želudac rasteže, smanjuje dok volonteri piju, a kasnije izbacuje sok iz njihovog sustava. I dok su neki volonteri dizali utege, tim je mogao otkriti svijetle uzorke u mišićima ispod, signalizirajući privremena mikrooštećenja.

Chen je rekao, trenutak u vježbi prije pretjerane upotrebe i prestanite prije nego što mišići počnu boliti. Još ne znamo kada bi to mogao biti trenutak, ali sada možemo pružiti slikovne podatke koje stručnjaci mogu protumačiti.”

Tim radi na tome da naljepnice rade bežično. Također razvijaju softverske algoritme temeljene na umjetnoj inteligenciji za bolje tumačenje i dijagnosticiranje slika naljepnica.

Tao Zhao s MIT-a je rekao: “Zamislili smo da bismo mogli imati kutiju s flasterima, od kojih je svaki dizajniran za različito mjesto na tijelu. Vjerujemo da ovo predstavlja napredak u nosivim uređajima i medicinskim slikama.”

Referenca časopisa:

Chonghe Wang, Xioyu Chen, et al. Bioadhezivni ultrazvuk za dugotrajno kontinuirano snimanje više organa. Znanost. 28. srpnja 2022. Svezak 377, izdanje 6605. DOI: 10.1126/science.abo254

Povezani postovi