Инженеры MIT разработали наклейки, которые позволяют видеть внутри тела

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике по лицензии Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. Вы не имеете права изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию; если оно не указано ниже, укажите авторство изображений в «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Ультразвуковая визуализация — это безопасное и неинвазивное окно в работу организма, предоставляющее врачам живые изображения внутренних органов пациента. Чтобы получить эти изображения, обученные специалисты манипулируют ультразвуковыми палочками и датчиками, направляя звуковые волны в тело. Эти волны отражаются обратно и создают изображения сердца, легких и других глубоких органов пациента в высоком разрешении.

В настоящее время ультразвуковая визуализация требует громоздкого и специализированного оборудования, доступного только в больницах и врачебных кабинетах. Но новая разработка инженеров Массачусетского технологического института может сделать эту технологию такой же удобной и доступной, как покупка пластырей в аптеке.

В статье, опубликованной сегодня в журнале Science, инженеры представляют дизайн новой ультразвуковой наклейки — устройства размером с штамп, которое прикрепляется к коже и может обеспечивать непрерывное ультразвуковое исследование внутренних органов в течение 48 часов.

Исследователи применили наклейки к добровольцам и показали, что устройства создают живые изображения с высоким разрешением основных кровеносных сосудов и более глубоких органов, таких как сердце, легкие и желудок. Наклейки сохраняли сильную адгезию и фиксировали изменения в подлежащих органах, когда добровольцы выполняли различные действия, включая сидение, стояние, бег трусцой и езду на велосипеде.

Текущий дизайн требует подключения наклеек к инструментам, которые преобразуют отраженные звуковые волны в изображения. Исследователи отмечают, что даже в их нынешнем виде наклейки могут иметь немедленное применение: например, устройства можно применять к пациентам в больнице, подобно наклейкам для мониторинга сердца ЭКГ, и они могут непрерывно отображать внутренние органы, не прибегая к помощи технического специалиста. удерживать зонд на месте в течение длительного времени.

Если устройства можно будет заставить работать без проводов — цель, над которой в настоящее время работает команда — ультразвуковые наклейки можно будет превратить в носимые устройства для визуализации, которые пациенты смогут взять домой из кабинета врача или даже купить в аптеке.

«Мы предполагаем, что несколько пластырей будут прикреплены к разным местам на теле, и эти пластыри будут связываться с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы искусственного интеллекта будут анализировать изображения по запросу», — говорит старший автор исследования Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения и гражданского строительства. экологическая инженерия в Массачусетском технологическом институте. «Мы считаем, что открыли новую эру носимых изображений: с помощью нескольких пятен на теле вы сможете увидеть свои внутренние органы».

В исследовании также принимают участие ведущие авторы Чонге Ван и Сяоюй Чен, а также соавторы Лю Ван, Мицутоши Макихата и Тао Чжао из Массачусетского технологического института, а также Сяо-Чуань Лю из клиники Майо в Рочестере, штат Миннесота.

Сложный вопрос

Для получения ультразвукового изображения техник сначала наносит на кожу пациента жидкий гель, который передает ультразвуковые волны. Затем зонд или датчик прижимается к гелю, посылая звуковые волны в тело, которые отражаются от внутренних структур, и возвращаются обратно к зонду, где отраженные сигналы преобразуются в визуальные изображения.

Для пациентов, которым требуется длительная визуализация, некоторые больницы предлагают датчики, прикрепленные к роботизированным манипуляторам, которые могут удерживать датчик на месте, не утомляясь, но жидкий ультразвуковой гель со временем вытекает и высыхает, прерывая долгосрочную визуализацию.

В последние годы исследователи изучали конструкции растягивающихся ультразвуковых датчиков, которые могли бы обеспечить портативную низкопрофильную визуализацию внутренних органов. Эти конструкции позволили создать гибкий набор крошечных ультразвуковых преобразователей, идея заключалась в том, что такое устройство будет растягиваться и соответствовать телу пациента.