Исследователи из Массачусетского технологического института разработали носимый ультразвуковой пластырь, который может отображать органы так же, как и обычный ультразвук, без необходимости использования холодного геля или оператора. Хотя они использовали его для измерения наполненности мочевого пузыря, устройство также можно адаптировать для получения изображений других внутренних органов, что обеспечит новый способ мониторинга заболеваний.
Ультразвук широко используется в клинической практике. Методика визуализации безболезненна, неинвазивна, не использует ионизирующее излучение и обеспечивает получение изображений в режиме реального времени. Однако в настоящее время ультразвуковое исследование требует, чтобы пациент лежал на столе, наносился (обычно холодный) проводящий гель и оператор работал с датчиком.
Ситуация может вскоре измениться благодаря исследователям Массачусетского технологического института, которые разработали портативный ультразвуковой аппарат в виде пластыря, который позволяет отказаться от геля и оператора и может точно визуализировать мочевой пузырь, чтобы определить, насколько он полон. И дизайн адаптируется.
«Эта технология универсальна и может использоваться не только на мочевом пузыре, но и на любых глубоких тканях тела», — сказал Канан Дагдевирен, автор исследования. «Это новая платформа, которая позволяет идентифицировать и характеризовать многие заболевания, которые мы носим в своем организме».
Исследователи сосредоточились на УЗИ мочевого пузыря, поскольку отчасти их вдохновил младший брат Дагдевирен, у которого несколько лет назад диагностировали рак почки. После удаления почки ему было трудно полностью опорожнить мочевой пузырь.
«Миллионы людей страдают от дисфункции мочевого пузыря и связанных с ним заболеваний, и неудивительно, что мониторинг объема мочевого пузыря является эффективным способом оценить ваш мочевой пузырь. здоровье и хорошее самочувствие почек», — сказал Дагдевирен.
Их пластырь для ультразвукового мочевого пузыря (cUSB-Patch) представляет собой гибкий пластырь из силиконовой резины, в который встроены пять ультразвуковых матриц, изготовленных из нового пьезоэлектрического материала, который исследователи разработали для устройства. Новый материал представляет собой легированную самарием/лантаном комбинацию ниобата свинца-магния и керамики из титаната свинца Sm/La-PMN-PT.
Массивы расположены в форме буквы X, обеспечивая большое поле зрения. В этом случае устройство смогло получить изображение всего мочевого пузыря, размеры которого в наполненном состоянии составляют примерно 4,7 на 3,1 дюйма (12 на 8 см). Пластырь обладает естественной липкостью и мягко прилегает к коже, поэтому его легко прикреплять и отсоединять. Его можно более надежно удерживать на нижнем белье или леггинсах.
Исследователи проверили способность cUSB-Patch измерять объем мочевого пузыря, используя его на 20 пациентах в возрасте от 18 до 64 лет с различными индексами массы тела. Пациентов сначала визуализировали с полным мочевым пузырем, затем с частично опорожненным мочевым пузырем и полностью пустым мочевым пузырем. Изображения, полученные с помощью cUSB-Patch, были сопоставимы с изображениями, полученными с помощью обычного ультразвукового датчика, и работали у всех пациентов, независимо от их ИМТ.
Из-за большого поля зрения устройства не нужно было применять давление, как при использовании обычного ультразвукового преобразователя, и не требовался гель. Чтобы просмотреть изображения, полученные с помощью cUSB-Patch, исследователи подключили свои ультразвуковые матрицы к обычному ультразвуковому аппарату. Они работают над портативным устройством размером со смартфон, которое можно было бы использовать для просмотра изображений.
Исследователи надеются разработать ультразвуковые устройства, которые можно было бы использовать для визуализации других органов, например поджелудочная железа, печень или яичники. Расположение и глубина каждого органа потребуют изменения частоты ультразвукового сигнала, что потребует новых пьезоэлектрических материалов.
«Для любого органа, который нам нужно визуализировать, мы возвращаемся к первому шагу. , выберите правильные материалы, придумайте правильный дизайн устройства, а затем изготовьте все соответствующим образом, прежде чем тестировать устройство и проводить клинические испытания», — сказал Дагдевирен.
Исследование было опубликовано в журнале Nature. Электроника.
