Новый ультразвуковой аппарат может сделать технологию визуализации «такой же доступной, как покупка пластыря в аптеке», заявляют его разработчики.
Ультразвуковая наклейка, созданная инженерами Массачусетского технологического института (MIT), представляет собой устройство размером со штамп, которое приклеивается к коже и обеспечивает непрерывную ультразвуковую визуализацию внутренних органов в течение 48 часов.
При обычном ультразвуковом исследовании техник сначала наносит на кожу пациента жидкий гель, который пропускает ультразвуковые волны. Затем зонд или преобразователь прижимают к гелю, посылая звуковые волны в тело, которые отражаются от внутренних структур и возвращаются к зонду, где отраженные сигналы преобразуются в визуальные изображения.
Исследователи заявили, что носимые ультразвуковые инструменты могут иметь «огромный потенциал» в будущем для клинической диагностики, но, по их словам, текущие возможности сдерживаются низким разрешением и короткой продолжительностью визуализации.
Сообщается, что ультразвуковая наклейка создает изображения с более высоким разрешением в течение более длительного времени за счет соединения эластичного клеевого слоя с жестким массивом датчиков. «Эта комбинация позволяет устройству прилегать к коже, сохраняя при этом относительное расположение датчиков для создания более четких и точных изображений», — сказал Чонгхэ Ван, ведущий автор исследовательской работы по устройству.
Адгезивный слой состоит из двух тонких слоев эластомера, которые инкапсулируют средний слой твердого гидрогеля, материала в основном на водной основе, который легко пропускает звуковые волны. В отличие от традиционных ультразвуковых гелей, гидрогель команды Массачусетского технологического института является эластичным и эластичным.
«Эластомер предотвращает обезвоживание гидрогеля», — сказал Сяоюй Чен, ведущий автор исследования. «Только тогда, когда гидрогель сильно гидратирован, акустические волны могут эффективно проникать и давать изображения внутренних органов с высоким разрешением».
Нижний слой эластомера предназначен для приклеивания к коже, а верхний слой прилипает к жесткому массиву датчиков, которые также разработала и изготовила команда. Вся ультразвуковая наклейка имеет размер около 2 см.2 на 3 мм в глубину.
Исследователи прикрепили наклейки к добровольцам и показали, что устройства производят живые изображения с высоким разрешением крупных кровеносных сосудов и более глубоких органов, таких как сердце, легкие и желудок. Наклейки сохраняли сильную адгезию и фиксировали изменения в основных органах, когда добровольцы выполняли различные действия, включая сидение, стояние, бег трусцой и езду на велосипеде.
Нынешний дизайн требует подключения наклеек к инструментам, которые преобразуют отраженные звуковые волны в изображения, но исследователи заявили, что они могут иметь «немедленное» применение в их нынешнем виде. Устройства могут быть применены к пациентам в больнице, например, для непрерывной визуализации внутренних органов, не требуя, чтобы технический специалист удерживал датчик на месте.
Если бы наклейки можно было заставить работать без проводов — цель, над достижением которой работает команда, — их можно было бы превратить в носимые устройства для визуализации, которые пациенты могли бы взять домой из кабинета врача или даже купить в аптеке.
«Мы предполагаем, что несколько пластырей будут прикреплены к разным местам на теле, и патчи будут связываться с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы ИИ будут анализировать изображения по запросу», — сказал старший автор Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте. «Мы считаем, что открыли новую эру носимых изображений — с помощью нескольких пятен на теле вы сможете увидеть свои внутренние органы».
Это исследование финансировалось Массачусетским технологическим институтом, Дарпа, Национальным научным фондом, Национальными институтами здравоохранения и Исследовательским бюро армии США через Институт солдатских нанотехнологий в Массачусетском технологическом институте. Он был опубликован в Наука.
Хотите, чтобы лучшие инженерные истории доставлялись прямо на ваш почтовый ящик? Информационный бюллетень Professional Engineering содержит важные новости о самых передовых инженерных решениях и интересных новых вакансиях. Чтобы зарегистрироваться, нажмите здесь.
Контент, опубликованный Professional Engineering, не обязательно отражает точку зрения Института инженеров-механиков.
