دانشمندان با کمک یک ماده چسبنده و کشسان، یک سیستم فراصوت پیوسته طراحی می کنند



منصدها آزمایش ناموفق انجام شد، چسباندن ژل های صمغی به انواع سطوح، تا دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست به آنچه که به دنبال آن بودند برسند: ماده ای به قدری چسبنده که می تواند یک دستگاه را به مدت دو روز کامل روی پوست بچسباند در حالی که هنوز هنوز است. اجازه دادن به امواج صوتی

پلت فرم به دست آمده، که در تحقیقات جدید منتشر شده در Science شرح داده شده است، می تواند برای ابزارهایی مانند پروب های فراصوت پوشیدنی استفاده شود که به نظارت مداوم و بدون دست بر بافت ها و اندام های داخلی کمک می کند. زمانی که دستگاه‌های تصویربرداری بزرگ و مستقل بودند، اکنون این پتانسیل را دارند که ساعت‌ها یا روزها به راحتی با یک فرد حرکت کنند.

اریک توپول، بنیانگذار و مدیر مؤسسه ترجمه تحقیقاتی اسکریپس، که ابزارهای پوشیدنی را مطالعه می کند و در مطالعه جدید نقشی نداشت، گفت: «این یک مرز جدید بسیار چشمگیر در مورد اینکه چگونه می توانیم به طور مداوم از تصویربرداری اولتراسوند برای ارزیابی اندام ها، سیستم های اندام متعدد استفاده کنیم. . 48 ساعت تصویربرداری مداوم، باید کسی را در بیمارستان حبس کنید، مبدل‌ها را روی آن قرار دهید. این شگفت‌انگیز است، از این لحاظ.»

تبلیغات

کارشناسان گفتند که این مطالعه از یک رویکرد جدید برای حل چالش طولانی مدت اتصال سونوگرافی به بدن انسان استفاده می کند. سونوگرافی‌ها معمولاً دستگاه‌های نسبتاً بزرگی به اندازه تلفن یا دسکتاپ هستند که دارای یک کاوشگر مرتبط هستند که روی ناحیه‌ای از بدن که نیاز به تصویربرداری دارد می‌چرخد. نوک آن کاوشگر در چیزی به نام مبدل پوشیده شده است که امواج صوتی اولتراسوند را ارسال و دریافت می کند.

نانشو لو، محقق بیوالکترونیک در دانشگاه تگزاس در آستین که در این مطالعه شرکت نکرد، گفت: «بسیاری از مردم در واقع هرگز به استفاده از مبدل‌های سفت و سخت فکر نمی‌کردند. “ما همیشه فکر می کنیم “اوه، مبدل های سفت و سخت، بیایید آنها را فراموش کنیم. اصلا امکان نداره.'”

تبلیغات

برای توسعه دستگاه جدید، محققان تصمیم گرفتند که یک ماده انعطاف پذیر بین پوست و مبدل هایی که امواج صوتی اولتراسوند را ارسال و دریافت می کنند، قرار دهند. نکته مهم این است که این ماده جدید یک هیدروژل است – یک پلیمر پر از آب – که با یک الاستومر لاستیکی و چسبنده زیستی محصور شده است که شکل و لطافت هیدروژل را حفظ می کند. این ماده همچنین حباب های هوا را که در غیر این صورت بین پروب اولتراسوند و پوست ظاهر می شوند، از بین می برد.

این حفره‌های هوا در سونوگرافی‌های معمولی نیز یک مشکل هستند، که همچنین به لایه‌ای از ژل که روی پوست قرار می‌گیرد برای کمک به انتقال امواج صوتی از سونوگرافی به بدن متکی هستند. اما این ژل – بر خلاف هیدروژل مورد استفاده در فناوری جدید – نامرتب است و به سرعت خشک می شود و استفاده از آن را در یک پوشیدنی طولانی مدت غیرممکن می کند.

«این واقعاً شبیه است [changing] از خمیر دندان تا Jell-O مدرن. اکنون جامد است، شکل خود را حفظ می کند. این هیدروژل همچنین در یک “پوست” الاستومری پیچیده شده است که، همانطور که ژائو توضیح داد، “واقعاً آب درون Jell-O را قفل می کند، بنابراین Jell-O در طول چند روز خشک نمی شود.”

چسبندگی قوی کامپوزیت هیدروژل-الاستومر همچنین امکان تصویربرداری نسبتاً صاف را در هنگام حرکت بدن فراهم می کند. کارشناسان می گویند که این دستگاه دوران جدیدی از تفکر در مورد پوشیدنی ها را آغاز می کند نه فقط به عنوان فناوری بافته شده در لباس یا پوشیدن روی مچ، بلکه به عنوان تکه هایی که می توانند مانند الکترود EKG اعمال شوند و بینش دقیقی را در مورد آنچه که در مورد بیمار اتفاق می افتد ارائه می دهد. زمان. توپول گفت: «این پنجره جدیدی به بدن انسان است که ما قبلاً آن را نداشتیم. «این آناتومی است. این خیلی متفاوت است. ما هرگز سنسوری با تصویربرداری مداوم تشریحی نداشتیم.

نوید تصویربرداری پیوسته به ویژه برای اولتراسوندها جذاب است، که پتانسیل تصویربرداری مقطعی در زمان واقعی را با هزینه ارزان‌تر و بدون تشعشع مورد نیاز با روش‌های دیگر ارائه می‌دهند. مایکل فورنی، رادیولوژیست اسکلتی عضلانی در کلینیک کلیولند که در توسعه جدید نقشی نداشت، گفت: «ما از این فناوری‌های جدید اولتراسوند بهره‌مند خواهیم شد.

و کارشناسان می بینند که این نوع تصویربرداری باعث می شود نگاه عمیق تری به بدن نسبت به بسیاری از ابزارهای پوشیدنی فعلی داشته باشیم. شنگ زو، محقق سونوگرافی پوشیدنی در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو که در این تحقیق شرکت نکرد، گفت: سیگنال‌های روی پوست «مهم هستند، اما علائم هستند». او گفت که تصویربرداری داخلی به محققان و پزشکان این امکان را می‌دهد تا با علل ریشه‌ای این علائم آشنا شوند.

«عمق کردن ابزارهای پوشیدنی شروع کننده آینده است. شکی در آن نیست.»

Xu به طور مستقل روی یک کاوشگر اولتراسوند قابل کشش کار کرده است که اگرچه تصاویر را با وضوح پایین‌تر می‌گیرد و نسبت به فناوری جدید مستعد حرکات بدن است، اما می‌تواند بخش بزرگ‌تری از بدن را تجسم کند.

پزشکانی مانند فورنی همچنین می‌توانند از فناوری‌های سونوگرافی راحت‌تر در طول روش‌های پزشکی و جراحی بهره ببرند، جایی که تصویربرداری بسیار مهم است. . . فورنی گفت: «از آنجایی که ابزارها برای انجام جراحی‌های بیشتر با هدایت اولتراسوند توسعه می‌یابند، نگه داشتن کاوشگر هدر دادن دست خواهد بود». “و این نوع دستگاه این مشکل را حل می کند.”

فورنی همچنین برای تشخیص بیماری‌های مختلف، از پارگی تاندون‌ها تا عضلاتی که بیش از حد به شریان‌ها برخورد می‌کنند، به پروب‌های اولتراسوند نیاز دارد. برای این سناریوها، او نیاز به انجام یک معاینه پویا دارد که در آن بیماران به طور فعال عضلات خود را منقبض می کنند. با این حال، نگه داشتن پروب روی بیمار ممکن است دشوار باشد. فورنی گفت: «گاهی اوقات می‌توانیم، و گاهی می‌توانیم پاسخی دریافت کنیم، اما بسیاری از اوقات وقتی کسی می‌خواهد راه برود، نگه داشتن کاوشگر برای او سخت است. این دستگاه تشخیص را بسیار آسان‌تر می‌کند، زیرا شما فقط آن را در ناحیه مورد نظر قرار می‌دهید و اساساً از بیمار می‌خواهید ورزش کند.» او همچنین گفت که متخصصان بیهوشی و پزشکان اورژانس ممکن است هنگام انجام بلوک عصبی برای تسکین درد از این دستگاه بهره ببرند.

جفری کارپ، متخصص بیهوشی و مهندس زیستی در بیمارستان زنان و بریگهام که در این تحقیق شرکت نداشت، گفت: “من به این به عنوان یک فناوری پلت فرم نگاه می کنم، فناوری که می تواند بسیاری از چیزهای بالقوه را نظارت کند.” کارپ اضافه کرد که از زمان توسعه خود در دهه 1970، MRI بسیار فراتر از یکی از کاربردهای اولیه مورد نظر خود برای تشخیص بافت سرطانی گسترش یافته است، و خاطرنشان کرد که همین امر در مورد هر قابلیت جدید نیز صادق است. “اگر به عنوان مثال به MRI نگاه کنید، در ابتدا موارد استفاده بسیار مهمی وجود داشت، اما زمانی که شروع به رایج‌تر شدن کرد، همه این کاربردهای دیگر شروع به ظهور کردند.”

کارهای بیشتری باید انجام شود، از جمله کوچک کردن واحد پردازش سیگنال که تصاویر را تولید می کند. کارپ گفت: “من آن را به عنوان یک چالش بزرگ نمی بینم.” “و من واقعاً کنجکاو هستم که این فناوری در آینده به کجا خواهد رفت.”

مراحل بعدی می تواند شامل آزمایش بالینی باشد. جاشوا کوپل، متخصص زنان و زایمان و متخصص اطفال در دانشگاه ییل که فن‌آوری‌های اولتراسوند را مطالعه می‌کند و با این پوشیدنی جدید مرتبط نیست، می‌گوید: «چالش اکنون این است، خوب، شما دستگاه بالینی را دارید، اکنون ما به آزمایش‌های بالینی نیاز داریم. و ما به تایید FDA نیاز داریم و برای مقایسه آن با مراقبت های استاندارد به آزمایشات بالینی نیاز داریم.

کارشناسان همچنین گفتند که برای تأثیرگذاری این دستگاه، چه در خانه و چه در کلینیک، چالش هایی در تجزیه و تحلیل و تفسیر داده ها وجود دارد. صرفاً ظرفیت تصویربرداری بسیار بیشتر از آنچه پزشکان به آن عادت کرده‌اند وجود دارد، و نظارت دائمی ممکن است به استفاده از پیشرفت‌های اخیر در نرم‌افزار نیاز داشته باشد. فیلیپ تان، Ph.D، گفت: «یک کاربرد دیگر که من فکر می کنم استفاده از هوش مصنوعی است. دانشجوی دانشگاه UT Austin که در این مطالعه شرکت نداشت و تفسیری با لو در مورد یافته های جدید نوشت. یک تصویر فقط زمانی ارزش دارد که واقعاً بتوانید آن را تشخیص دهید. بنابراین حتی اگر بتوانیم همه این تصاویر را دریافت کنیم، همچنان به کمک نیاز داریم تا بتوانیم تشخیص‌های پزشکی مفیدی را از آنها دریافت کنیم.»

همچنین این سوال وجود دارد که چگونه سیستم‌های بهداشتی می‌توانند حجم عظیمی از داده‌هایی را که توسط اولتراسوندهای مداوم تولید می‌شوند، ذخیره کنند.

«اگر این کار را برای 48 ساعت به طور مداوم انجام دهید، داده های زیادی است. این داده ها کجا می روند؟» کوپل پرسید. “چگونه این موضوع در پرونده سلامت ادغام می شود تا راهی برای بازگشت و گفتن “اینجا اتفاقی است که در این مرحله رخ داد و این چیزی است که من انجام دادم” وجود دارد؟”

کوپل، که از نوزادان و نوزادان مراقبت می کند، گفت که استفاده از این نوع فناوری در رشته خود با چالش هایی روبرو خواهد بود، اما او به کاربردهای دیگر امیدوار است. کوپل گفت: «پتانسیل زیادی برای این وجود دارد. آنها می توانند به چیزی برسند که برای یک ورزشکار پوشیدنی باشد.