Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Инженеры Массачусетского технологического института разработали методику, которая позволяет получать ультразвуковые изображения внутренних органов с помощью простого пластыря, наклеиваемого на кожу.
Возможно, в будущем такие устройства избавят нас от необходимости посещать больницы и позволят следить за состоянием органов, стентов, протезов и других хирургических имплантатов в режиме реального времени.
Ультразвуковая визуализация, или сонография (метод, впервые разработанный как средство обнаружения вражеских подводных лодок во время Первой мировой войны), используется в медицине с 1940-х годов. Большинство людей хорошо знакомы с этим процессом. Эта технология широко используется в пренатальном наблюдении за беременными женщинами. Самой первой вашей фотографией почти наверняка было ультразвуковой снимок УЗИ.
Сонография имеет множество преимуществ перед другими формами медицинской визуализации, такими как рентген, магнитно-резонансная или компьютерная томографии. Для ее работы используется менее громоздкое и высокотехнологичное оборудование, а операторы не требуют особой подготовки. Это портативная (ультразвуковые исследования можно проводить непосредственно у постели пациента) и гораздо менее дорогостоящая процедура.
Процесс происходит путем нанесения на кожу геля, который позволяет ультразвуковым волнам (это звуковые колебания на сверхвысоких частотах, намного превышающие порог слышимости человеческого уха) проникать в ткани нашего организма. Датчик улавливает звуковые волны, которые отражаются от плотных внутренних органов, например, таких как печень или селезенка. Отраженный звук регистрируется тем же датчиком и преобразуется ультразвуковым аппаратом в изображение.
Ранее ученые уже пытались заменить ультразвуковые датчики гибким пластырем, но это оказалось проблематичным. Поскольку пластырь был гибким, крошечные зонды внутри него смещались относительно друг друга при каждом движении тела. В результате получались смазанные изображения с низким разрешением.
Пластырь, разработанный в Массачусетском технологическом институте, устроен иначе. В нём используется жесткий массив датчиков, которые сохраняют свое относительное положение, но при этом прикреплены к трехслойному лейкопластырю. Этот пластырь состоит из двух тонких слоев эластомера, между которыми находится слой упругого, гидрогеля (материала на водной основе, который способствует передаче звуковых волн). Конструкция представляет собой квадрат площадью в два квадратных сантиметра и толщиной в 3 мм.
На данный момент пластырь необходимо подключать к аппарату, который обрабатывает звуковую информацию и преобразует ее в изображение. Однако, по мнению разработчиков, даже в текущей конфигурации устройство может найти практическое применение в реальном мире. Например, уже сегодня больницы могут использовать его для мониторинга пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями в режиме реального времени.
В будущем эксперты намерены разработать беспроводной вариант, что откроет двери для более широкого спектра потенциальных приложений, от диагностики расстройств пищеварения до предотвращения травм, вызванных чрезмерными физическими нагрузками.
"Выглядеть это будет так: на разные части тела крепится несколько пластырей, которые связываются с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы искусственного интеллекта по первому требованию начнут анализировать полученные данные", - рассказывает старший автор проекта Сюаньхэ Чжао.
"Мы считаем, что наша технология открывает новый этап в развитии портативной визуализации. С помощью всего нескольких пластырей, наклеенных на тело, вы сможете увидеть состояние всех своих внутренних органов".
Результаты нового проекта были представлены в издании Science.
Источники: Массачусетский технологический институт, журнал Science, Journal BBC Focus
1. (https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo2542)
2. (https://news.mit.edu/2022/ultrasound-stickers-0728)
3. (https://www.sciencefocus.com/news/wearable-ultrasound-patch-could-revolutionise-how-we-monitor-our-health/)