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.

Для того чтобы ультразвуковой пластырь стал беспроводным, его необходимо доработать. Felice Frankel

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/)