Портативный кабинет ультразвуковой диагностики: ученые создали датчики УЗИ в виде пластыря
Чтобы получить высококачественные изображения внутренних органов пациента, специалисты УЗИ часто используют метод ультразвуковой визуализации для неинвазивного исследования организма человека. УЗИ выполняют с помощью специализированной стационарной аппаратуры, что не всегда удобно.
Чтобы получить высококачественные изображения внутренних органов пациента, специалисты УЗИ часто используют метод ультразвуковой визуализации для неинвазивного исследования организма человека. УЗИ выполняют с помощью специализированной стационарной аппаратуры, что не всегда удобно. Однако новая разработка от инженеров из МТИ может упростить эту технологию и сделать ее более доступной (doi/10.1126/science.abo2542).
Ультразвуковые пластыри связаны с устройствами с помощью входа-выхода Plug-and-Play, что позволяет подключить гибкий плоский кабель (FFC). Авторы разработки считают, что такие пластыри уже можно использовать в ультразвуковой диагностике: например, в больницах для непрерывной визуализации внутренних органов пациентов (наподобие пластырей-электродов, применяемых при мониторинге ЭКГ). Датчик в виде пластыря надежно закрепляется в необходимом месте и не требует дополнительных усилий для удержания на месте в течение длительного времени.
На данный момент команда исследователей работает над созданием беспроводной модели датчиков. В таком виде их можно будет использовать в качестве портативных ультразвуковых систем. По мнению авторов, пациенты смогут получать такие пластыри в клиниках или самостоятельно приобретать в аптеках.
«Мы предполагаем, что такие пластыри можно будет крепить на разные части тела и синхронизировать их с мобильным приложением для автоматического анализа полученных изображений», — говорит Сюаньхэ Чжао, профессор МТИ.
Проблемы с фиксацией
Перед использованием зонда для ультразвуковой диагностики на кожу пациента наносят специальный гель, эффективно пропускающий звуковые волны. Отраженные от внутренних структур сигналы преобразуются в визуализацию основных кровеносных сосудов, а также глубоко залегающих органов (сердце, легкие и желудок).
В нашем каталоге аппаратов УЗИ вы найдете все необходимое оборудование, которые подходят для проведения ультразвуковых исследований. Если вам нужна помощь с выбором, обращайтесь к нашим консультантам по телефону 8 (499) 390-69-50.
В случаях, когда пациентам требуется длительная визуализация, в клиниках применяют датчики, прикрепленные к дистанционным манипуляторам для продолжительной фиксации на одном месте. Недостаток такого подхода в том, что через некоторое время гель просачивается на кожу и высыхает, а визуализация при этом прерывается.
В течение нескольких лет исследователи изучали возможности создания эластичных ультразвуковых пластырей, которые смогли бы обеспечить визуализацию внутренних органов в беспроводном формате. Они считают, что, благодаря использованию гибкой матрицы с ультразвуковыми мини-датчиками, такое устройство будет более эластичным и более плотно прилегать к коже.
Примечание. Ранее, в ходе экспериментов с прототипами были получены изображения с низким качеством: во время физической активности датчики смещались и полученное изображение искажалось.
Ультразвуковая визуализация с помощью инновационных пластырей
Для новой разработки исследователи использовали комбинацию гибкого адгезивного слоя (твердый гидрогель, помещенный между двумя тонкими слоями эластомера) и твердой матрицы датчиков, благодаря чему устройство плотно прилегает к коже, а датчики сохраняют свое исходное расположение.
Нижняя часть эластомера крепится к коже, а верхняя — к твердой матрице датчиков. Общая площадь ультразвукового пластыря составляет около 2 см2, а толщина — 3 мм.
Инженеры провели серию испытаний с участием здоровых добровольцев, которым прикрепили ультразвуковые пластыри к коже на разных частях тела. Примерно в течение двух дней пластыри передавали четкие изображения исследуемых структур, пока участники эксперимента выполняли различные виды физической активности: сидели, стояли, бегали, ездили на велотренажере и поднимали тяжеловесные предметы.
На полученных изображениях исследователи наблюдали, как при изменении положения тела изменяется диаметр артерий и вен. Также с помощью пластырей можно было подробно рассмотреть структуры более глубоко расположенных органов, например изменение формы сердца во время физических упражнений или объема желудка, когда добровольцы пили сок. Во время поднятия тяжелых предметов исследователи отмечали на изображениях яркие узоры в мышцах, сигнализирующие о микроповреждениях. Такая визуализация позволяет распознать потенциально опасный момент перед перегрузкой и прекратить травмирующее упражнение.
Исследователи продолжают работу над созданием беспроводной модели пластырей, а также мобильного приложения на основе искусственного интеллекта для отслеживания изменений на полученных изображениях и их интерпретации. Кроме того, ультразвуковые пластыри можно будет использовать для наблюдения, например за изменением новообразований или внутриутробным развитием ребенка.
Читайте также
