USG w aplikacji mobilnej? To może stać się faktem dzięki ultradźwiękowym naklejkom

Wyobraźcie sobie, że możecie wykonać USG za pomocą małego plasterka wielkości znaczka pocztowego. Bez kolejek, bez asysty lekarza i bez specjalistycznego sprzętu. Inżynierowi z MIT opracowali nowatorską technologię, która zamyka to wszytko w niewielkim plasterku, który pacjent będzie mógł kupić kiedyś w aptece.

Mapowanie dźwiękiem

Zacznijmy najpierw od tego jak działa obrazowanie dźwiękowe. Podczas badania USG – wykonywanego za pomocą ultrasonografu – lekarz kieruje wiązkę ultradźwięków (czyli dźwięków tak wysokich, że aż niesłyszalnych dla ludzkiego ucha) na badany obszar. Dźwięki powracają odbite od danej struktury (na przykład narządu), mapując przestrzeń na podobnej zasadzie co sonary stosowane w łodziach podwodnych.

Badanie jest bezpieczne i nieinwazyjne, jednak wymaga wielkogabarytowej i drogiej aparatury. Dlatego też naukowcy z Massachusetts Institute of Technology opracowali alternatywę, która możliwości ultrasonografu zamyka w urządzeniu wielkości plastra na obtarcia.

Naklejka ultradźwiękowa to poręczne narzędzie do obrazowania ultrasonograficznego, które jest w stanie zapewnić wyraźny obraz podskórnych struktur nawet do 48 godzin.

Urządzenie – o dwóch centymetrach kwadratowych średnicy i trzech milimetrach grubości – jest przyczepiane do skóry pacjenta przy pomocy dwóch cienkich warstw polimerowego tworzywa, zwanego elastometrem. Chwilę przed tym badacze nakładają na wybrane miejsce specjalny hydrożel, dzięki któremu fale dźwiękowe mogą skutecznie przenikać przez struktury.

Czytaj dalej poniżej

COVID-19 powoduje autodestrukcję mózgu. Naukowcy coraz bliżej rozwiązania zagadki „mgły mózgowej" Patryk Koncewicz

Wykrywanie raka za pomocą szarańczy? Tak, wystarczy podłączyć się do jej mózgu Patryk Koncewicz

Dzięki obrazowaniu z naklejek naukowcy z MIT byli w stanie wychwycić zmieniającą się średnicę głównych naczyń krwionośnych oraz szczegóły głębszych narządów. Odbite fale pozwalały na zobrazowanie zmian kształtu serca czy rozciągliwości i kurczliwości żołądka.

Skuteczność narzędzia została przetestowana na grupie pacjentów, którzy nosili naklejki na różnych częściach ciała w określonych warunkach. Kleista substancja jest na tyle mocna, że badani pacjenci byli stanie swobodnie się poruszać, biegać, jeździć na rowerze, a nawet podnosić ciężary, umożliwiając inżynierom obserwowanie mikrouszkodzeń w mięśniach.

„Dzięki obrazowaniu możemy uchwycić moment treningu przed przeciążeniem i zatrzymać się, zanim mięśnie zaczną boleć. Nie wiemy jeszcze, kiedy ten moment może nadejść, ale teraz możemy dostarczyć dane obrazowe, które eksperci mogą zinterpretować” – Chonghe Wang, absolwent MIT

Naklejka składa się z dwóch warstw. Jedna przytwierdzona jest do skóry a druga połączona z zestawem przetworników, również opracowanych i wyprodukowanych przez zespół MIT. To właśnie one stanowią największy problem. Naukowcy chcą bowiem osiągnąć pełną bezprzewodowość.

USG w aplikacji mobilnej

Aby ultradźwiękowe znaczki mogły faktycznie zastąpić kiedyś klasyczne USG, muszą być dostępne równie łatwo, co plastry z apteki. Dlatego też prace naukowców zostają ukierunkowane na opracowanie technologii bezprzewodowego zbierania danych z naklejek, w taki sposób, aby pacjent mógł swobodnie nosić je na co dzień i monitorować stan narządów w dedykowanej aplikacji mobilnej. Dzięki temu rozwiązaniu kobiety w ciąży mogłyby na bieżąco obserwować rozwój płodu bez konieczności wizyt u specjalisty.

„Wyobrażamy sobie, że moglibyśmy mieć pudełko naklejek, z których każda została zaprojektowana tak, aby przedstawiać inną lokalizację ciała”

Inżynierowie z MIT oprócz badań nad wyeliminowaniem przewodowych przetworników skupią się także na opracowaniu algorytmu wspieranego przez sztuczną inteligencję do lepszego diagnozowania i obrazowania odczytów z naklejek. Projekt okazał się tak dużym sukcesem, że otrzymał finansowanie nie tylko ze strony samej uczelni i Narodowego Instytutu Zdrowia, ale także z Biura Badawczego Armii USA, która jest zainteresowana wykorzystaniem ultradźwiękowych naklejek do celów militarnych.

Stock image from Depositphotos

Źródło