Ультразвуковая визуализация — это безопасный и неинвазивный способ создать «окно» в организм пациента. Чтобы получить данные, клиницисты манипулируют ультразвуковыми зондами, направляя УЗ-волны в тело. Эти волны с разной скоростью отражаются обратно, создавая изображения сердца, печени, почек и других глубоких органов пациента в высоком разрешении. Однако сейчас такие процедуры возможны только в больницах, поскольку для них требуется громоздкое специализированное оборудование. Ученые из MIT спроектировали альтернативную систему, которая позволит применять аналогичные по точности, но более простые и дешевые устройства в домашних условиях.
Как и для обычного оборудования для УЗИ, для корректной работы нового датчика нужен гидрогель. Однако в отличие от стандартной медицинской процедуры, новая методика не требует наносить холодное вещество на кожу пациента. Вместо этого гидрогель хранится в тонкой эластомерной мембране. Таким образом наклейка легко крепится к коже и не спадает, но все еще пропускает ультразвуковые волны.
«Эластомер предотвращает обезвоживание гидрогеля. Только тогда, когда гидрогель сильно гидратирован, акустические волны могут эффективно проникать и давать изображения внутренних органов с высоким разрешением», — https://newatlas.com/medical/tiny-ultrasound-sticker-mit-rea... New Atlas один из авторов Сяоюй Чен.
Над мембраной с гидрогелем располагается жесткий массив из сотен крошечных ультразвуковых преобразователей. Множество этих сенсоров точно считывает отражающиеся от внутренних тканей звуковые волны и интерпретирует их на подключенном устройстве.
Важная особенность системы заключается в том, что она адаптируется к коже и может считывать данные даже в движении. Это означает, что процедура УЗИ может длиться до 48 часов, не ограничивая при этом носителя.
В ходе тестирования новой системы инженеры проверили, как она работает в различных сценариях, от употребления пищи до бега и поднятия тяжестей. Используя устройство, ученые наблюдали, как желудок расширялся, а затем сжимался, когда доброволец выпивал стакан сока. Другие тесты продемонстрировали, как устройство может контролировать мышцы. В перспективе такая технология сможет информировать пользователей, когда стоит закончить тренировку или, напротив, поработать более интенсивно.
«С визуализацией мы могли бы запечатлеть момент тренировки, прежде чем мы перенапряжемся, и остановиться до того, как мышцы заболят. Мы еще не знаем, когда может наступить этот момент, но теперь мы можем предоставить данные изображений, которые смогут интерпретировать эксперты или обученный ими ИИ», — добавил Чен.
Помимо физических упражнений, умные наклейки также пригодятся в поддержке беременных и тех, кто проходит различные обследования. Закрепив один такой сенсор на коже пациента, лечащий врач сможет заранее подготовиться к операции и изучить особенности заболевания легких или сердца.
Авторы пока не готовы коммерциализировать свое устройство. Сначала инженеры хотят усовершенствовать технологию и выявить все возможные сценарии использования. В частности, сейчас устройство работает через подключенный кабель, поэтому в ближайшие будущем разработчики сосредоточатся на проектировании беспроводной версии «умного» ультразвукового сканера-наклейки.
