В статье, опубликованной в журнале Science, инженеры Массачусетского технологического института представили дизайн нового ультразвукового стикера – устройства размером с марку, которое приклеивается к коже и может обеспечивать непрерывную ультразвуковую визуализацию внутренних органов в течение 48 часов.
Исследователи прикрепили наклейки к добровольцам и показали, что устройства выдают яркие изображения высокого разрешения крупных кровеносных сосудов и более глубоких органов, таких как сердце, легкие и желудок. Наклейки сохраняли сильную адгезию и фиксировали изменения в нижележащих органах, когда добровольцы выполняли различные действия, включая сидение, стояние, бег трусцой и езду на велосипеде.
Текущая конструкция требует подключения наклеек к устройствам, которые преобразуют отраженные звуковые волны в изображения. Исследователи отмечают, что даже в своем нынешнем виде наклейки могут найти непосредственное применение: устройства могут быть применены к пациентам в больнице, как наклейки для мониторинга ЭКГ, и могут непрерывно получать изображения внутренних органов без необходимости длительного удержания датчика на месте.
Если устройства смогут работать в беспроводном режиме, над чем команда в настоящее время работает, то ультразвуковые наклейки можно будет превратить в носимые устройства для визуализации, которые пациенты смогут забирать домой из кабинета врача или даже покупать в аптеке.
“Мы предполагаем, что несколько пластырей будут прикрепляться к различным частям тела, и эти пластыри будут взаимодействовать с вашим мобильным телефоном, где алгоритмы искусственного интеллекта будут анализировать изображения по требованию. Считаем, что открыли новую эру носимой визуализации: с помощью нескольких пластырей на теле вы сможете увидеть свои внутренние органы”, — рассказывает старший автор исследования Сюаньхэ Чжао, профессор механической, гражданской и экологической инженерии.
Новая ультразвуковая наклейка команды MIT позволяет получать изображения с более высоким разрешением в течение длительного времени благодаря сочетанию эластичного клеевого слоя с жестким массивом датчиков.
“Это сочетание позволяет устройству адаптироваться к коже, сохраняя при этом взаимное расположение датчиков для получения более четких и точных изображений”, – подчеркивает Ванг.
Клеевой слой устройства состоит из двух тонких слоев эластомера, которые заключают в себе средний слой твердого гидрогеля – материала на водной основе, который легко пропускает звуковые волны. В отличие от традиционных ультразвуковых гелей, гидрогель, разработанный командой MIT, эластичен и упруг.
Нижний слой эластомера предназначен для прилипания к коже, а верхний слой прилипает к жесткому массиву датчиков, они команда также разработала и изготовила. Размер всей ультразвуковой наклейки составляет около 2 квадратных сантиметров в поперечнике и 3 миллиметра толщиной – примерно как площадь почтовой марки.
Исследователи провели серию испытаний ультразвуковой наклейки на здоровых добровольцах, которые носили наклейки на разных частях тела, включая шею, грудь, живот и руки. Наклейки оставались прикрепленными к коже и создавали четкие изображения глубинных структур 48 часов. В течение этого времени добровольцы выполняли различные виды деятельности в лаборатории, от сидения и стояния до бега, езды на велосипеде и поднятия тяжестей.
