Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали беспроводной ультразвуковой сенсор на пластыре, который может непрерывно отслеживать показатели жизнедеятельности в реальном времени, даже когда пользователь движется.
Ультразвуковое сканирование
Ультразвуковые сканеры используют высокочастотные звуковые волны для формирования изображения внутренних структур тела, таких как органы брюшной полости, мышцы и сухожилия, сердце и кровеносные сосуды. По сравнению с другими методами медицинской визуализации, такими как магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ), этот метод безопаснее, дешевле и универсальнее.
Увы, у него есть свои ограничения. Зонды, используемые для получения изображений, слишком громоздкие и подключаются к большим устройствам. Их нужно устанавливать в правильном положении, что требует от человека неподвижности. А для интерпретации ультразвуковых изображений требуются специалисты-медики.
Впрочем, скоро все эти недостатки могут уйти в прошлое.
Ультразвук на пластыре
Полностью интегрированная носимая ультразвуковая система, разработанная инженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего, предназначена для мониторинга глубоких тканей. Этот сенсор не привязан к какому-либо громоздкому аппарату.
«Этот проект является реализацией технологии носимого ультразвука. Не только носимый сенсор, но и управляющая электроника выполнены в компактном форм-факторе. Мы сделали по-настоящему носимое устройство, которое может считывать жизненно важные показатели и передавать данные по беспроводной связи», - говорит соавтор исследования Муян Лин (Muyang Lin).
Устройство получило название USoP (Ультразвуковая система на пластыре). Гаджет содержит миниатюрную гибкую схему управления, которая взаимодействует с матрицей ультразвуковых преобразователей, которая собирает и передает данные по беспроводной связи на смартфон.
Тестируя устройство, инженеры обнаружили, что оно может снимать непрерывные показания с тканей на глубине до 164 мм в течение 12 часов. Это означает, что оно позволяет отслеживать такие важные показатели, как артериальное давление, частота сердечных сокращений и минутный объем кровообращения.
За способность гаджета непрерывно мониторить пользователя в движении отвечает алгоритм машинного обучения. По сути, USoP подстраивается под конкретного пользователя и сам выбирает способ наиболее точно отслеживать целевые ткани. Насколько известно, это первое подобное устройство, способное мониторить пациента в движении.
Почему это важно?
По словам разработчиков, технология имеет огромный большой потенциал для спасения жизней. Датчик может оценивать сердечно-сосудистую функцию в движении. А аномальные значения артериального давления и минутного объема кровообращения в состоянии покоя и во время физических упражнений являются отличительными признаками сердечной недостаточности. Выявление такой проблемы на ранней стадии может иметь решающее значение для спасения пациента.
Впрочем, устройство может пригодиться и вполне здоровым людям. Поскольку USoP может в реальном времени измерять сердечно-сосудистую реакцию на физические упражнения, с его помощью спортсмены могут получать представление о фактической интенсивности своих тренировок и корректировать их соответствующим образом.
В ближайшее время ученые намерены начать массовое тестирование устройства.
«До сих пор мы проверяли эффективность устройства лишь на небольшой, но разнообразной выборке. Поскольку же мы рассматриваем этот гаджет как следующее поколение устройств мониторинга глубоких тканей, клинические испытания являются нашим следующим шагом», - говорит Сяосян Гао, соавтор разработки.
Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
