Крошечные ультразвуковые наклейки могут показывать онлайн изображения внутренних органов

Инженеры из Массачусетского технологического института разработали крошечную наклейку, которая может передавать ультразвуковые изображения внутренних органов в течение 48 часов. В перспективе данная инновация — это беспроводной способ для отслеживания, например, состояния мышц во время тренировок или развитие плода во время беременности.

Ультразвук, пожалуй, самая безопасная и наиболее используемая форма медицинской визуализации. Тем не менее, он всё еще требует похода в кабинет врача и громоздкого оборудования.

Каждый, кто прошёл УЗИ, знаком с брызгами густого, холодного геля на кожу перед применением зонда. Этот гель необходим для того, чтобы ультразвуковые волны чётко передавались от зонда к внутренним органам и обратно. Со временем этот гель может высохнуть или стекать с кожи, поэтому для более длительных ультразвуковых процедур нуждается в постоянном повторном применении.

Одним из самых больших достижений в этой разработке является создание гидрогеля, который инкапсулирован в тонкую эластомерную мембрану. Это создает идеальный эластичный материал, который может находиться на коже, эффективно передавая ультразвуковые волны.

«Эластомер предотвращает обезвоживание гидрогеля», — объяснил соавтор проекта Сяоюй Чен. «Только когда гидрогель высокогидратирован, акустические волны могут эффективно проникать и давать визуализацию внутренних органов с высоким разрешением».

Другая часть устройства содержит жесткий массив из сотен крошечных ультразвуковых преобразователей. Один из разработчиков устройства Чонгхэ Ван отмечает, что «это сопряжение плотного массива преобразователей с эластичным гибридом эластомера и гидрогеля позволяет наклейке последовательно отображать внутренние органы в течение длительных периодов времени. Такая комбинация позволяет устройству соответствовать коже, сохраняя при этом относительное расположение датчиков для получения более чётких и точных изображений», — сказал Ван.

Устройство было успешно протестировано в различных приложениях с разными ситуациями - от бега трусцой до поднятия тяжестей.

Используя эти наклейки, исследователи смогли пронаблюдать, как расширяется, а затем сжимается желудок, когда человек выпивает стакан сока. Другие тесты показали, как устройство может контролировать мышцы, когда мы поднимаем тяжести, потенциально информируя пользователя, когда он должен прекратить тренировку.

На данный момент устройство не является беспроводным, но даже в его нынешнем виде больницы могут использовать его для мониторинга в режиме реального времени пациентов с, к примеру, сердечными заболеваниями.

В настоящее время команда работает над тем, чтобы устройство работало по беспроводной сети, чтобы оно могло гипотетически взаимодействовать с приложением для смартфона. Ультразвуковые наклейки могут быть изготовлены для любого количества применений, от отслеживания упражнений до долгосрочного мониторинга подозрительных опухолей.

«Мы предполагаем, что несколько патчей будут прикреплены к различным местам на теле, и они будут взаимодействовать с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы ИИ будут анализировать изображения по требованию», — сказал старший автор исследования Сюаньхэ Чжао.