Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) создали устройство размером с почтовую марку, которое создает живые изображения с высоким разрешением. Они сообщили о своих успехах на этой неделе.
“Мы считаем, что открыли новую эру носимых изображений: с помощью нескольких пластырей на вашем теле вы можете видеть свои внутренние органы”, – сказал соавтор исследования Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения, гражданского строительства и экологии в Массачусетском технологическом институте.
Наклейка – около 3/4 дюйма в поперечнике и около 1/10 дюйма толщиной – может заменить громоздкое специализированное ультразвуковое оборудование, доступное только в больницах и кабинетах врачей, где техники наносят гель на кожу, а затем с помощью палочки или зонда направляют звуковые волны в тело.
Волны отражают изображения с высоким разрешением основных кровеносных сосудов и более глубоких органов, таких как сердце, легкие и желудок. В то время как в некоторых больницах к роботизированным манипуляторам уже прикреплены зонды, которые могут обеспечивать визуализацию в течение длительного времени, ультразвуковой гель со временем высыхает.
На данный момент наклейки все равно придется подключать к приборам, но Чжао и другие исследователи работают над тем, чтобы управлять ими по беспроводной сети. Это открывает возможность для пациентов носить их дома или покупать в аптеке. Даже в их нынешней конструкции они могут исключить необходимость в том, чтобы специалист удерживал зонд на месте в течение длительного времени.
В ходе исследования пластыри хорошо прилипали к коже, позволяя исследователям делать снимки, даже если добровольцы переходили из положения сидя в положение стоя, бегали трусцой или катались на велосипеде.
“Мы предполагаем, что несколько пластырей будут прикреплены к разным участкам тела, и они будут взаимодействовать с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы искусственного интеллекта будут анализировать изображения по запросу”, – объяснил Чжао в пресс-релизе MIT.
Другой опробованный подход – растягивающиеся ультразвуковые зонды – дал изображения с низким разрешением.
“Носимый инструмент для ультразвуковой визуализации будет иметь огромный потенциал в будущем клинической диагностики. Однако разрешение и продолжительность визуализации существующих ультразвуковых пластырей относительно низкие, и они не могут отображать глубокие органы”, – сказал соавтор исследования Чонге Ван, аспирант, работающий в лаборатории Чжао.
Новая ультразвуковая наклейка команды MIT позволяет получать изображения с более высоким разрешением, соединяя эластичный клеевой слой с жестким массивом преобразователей (они преобразуют энергию из одной формы в другую). В середине находится твердый гидрогель, который передает звуковые волны. Клеевой слой состоит из двух тонких слоев эластомера.
“Эластомер предотвращает обезвоживание гидрогеля, – объяснил соавтор исследования Сяоюй Чен. – Только когда гидрогель сильно увлажнен, акустические волны могут эффективно проникать и давать изображения внутренних органов с высоким разрешением”.
Здоровые добровольцы наносили наклейки на различные области, включая шею, грудь, живот и руки. Наклейки создавали четкие изображения нижележащих структур, включая изменение диаметра основных кровеносных сосудов, в течение 48 часов. Они оставались привязанными, пока добровольцы сидели, стояли, бегали трусцой, катались на велосипеде и поднимали тяжести.
Они показали, как сердце меняет форму, когда оно напрягается во время тренировки, и как желудок набухает, а затем сжимается, когда добровольцы пили, а затем отказывались от сока. Исследователи также смогли обнаружить признаки временных микроповреждений в мышцах, когда добровольцы поднимали тяжести. Помимо работы над беспроводной технологией для наклеек, команда разрабатывает программные алгоритмы на основе искусственного интеллекта, которые могут лучше интерпретировать ультразвуковые изображения.
Чжао считает, что однажды пациенты смогут покупать наклейки, которые можно будет использовать для мониторинга внутренних органов, прогрессирования опухолей и развития плода в утробе матери.
“Мы предполагаем, что у нас могла бы быть коробка наклеек, каждая из которых была бы предназначена для изображения разных мест тела, – сказал Чжао. – Мы считаем, что это представляет собой прорыв в носимых устройствах и медицинской визуализации”.