يمكن لجهاز الموجات فوق الصوتية القابل للارتداء أن يوفر 48 ساعة من التصوير المستمر للأعضاء الداخلية بينما يمارس المرضى حياتهم اليومية. يتكون الجهاز - الذي طوره فريق يرأسه معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) - من مصفوفة موجات فوق صوتية كهرضغطية صلبة تلتصق بالجلد عن طريق هجين هجين من مادة هيدروجيل ومطاط صناعي. وصف النتائج التي توصلوا إليها في علومأوضح الباحثون أن الرقعة يمكنها تصوير القلب والجهاز الهضمي والحجاب الحاجز والرئتين أثناء ممارسة الأنشطة مثل الجري أو شرب السوائل.
الموجات فوق الصوتية هي واحدة من أكثر الأدوات المستخدمة على نطاق واسع للتصوير الطبي ، ولكن لها حدودها. يستخدم التصوير بالموجات فوق الصوتية معدات ضخمة ومتخصصة ويتطلب أخصائيي تخطيط الصدى المدربين لوضع محول الطاقة على جسم المريض. هذا بشكل عام يحد من استخدامه لجلسات قصيرة وثابتة.
في السنوات الأخيرة ، حدثت تطورات مهمة في الأجهزة القابلة للارتداء للمراقبة الطبية المستمرة وغير الغازية. في حين أن هذه الأجهزة قد نجحت في قياس البيانات الفسيولوجية مثل ايقاع القلب و النشاط الكهربائيو المستقلبات والشوارد في العرق من الجلد ، ثبت أن التصوير السريري للأعضاء الداخلية يمثل تحديًا.
يوضح المؤلف الأول: "ستتمتع أداة التصوير بالموجات فوق الصوتية القابلة للارتداء بإمكانيات هائلة في مستقبل التشخيص السريري" تشونغ وانغ، طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "ومع ذلك ، فإن الدقة ومدة التصوير لبقع الموجات فوق الصوتية الموجودة منخفضة نسبيًا ، ولا يمكنها تصوير الأعضاء العميقة."
تميل أجهزة الموجات فوق الصوتية القابلة للارتداء السابقة إلى الاعتماد على صفيفات المحولات القابلة للمط. في حين أن هذه يمكن أن تتشوه مع الجلد ، فإن هذه المرونة تتسبب في تحرك محولات الطاقة بالنسبة لبعضها البعض ، مما يقلل من جودة الصورة. تحد الركائز المرنة أيضًا من كثافة المحولات في المصفوفة ، مما يؤثر على دقة الصورة. كانت هناك أيضًا مشكلات في بقاء المواد اللاصقة متصلة بالجلد وتثبيط إشارة الموجات فوق الصوتية.
يحتوي الجهاز الجديد الذي طوره وانج وزملاؤه على مسبار رقيق وصلب للموجات فوق الصوتية ، يتكون من مجموعة عالية الكثافة من العناصر الكهروضغطية ، والتي تلتصق بالجلد عبر هجين مطاطي من هيدروجيل ومطاط صناعي. يوضح وانغ: "يتيح هذا المزيج للجهاز التوافق مع الجلد مع الحفاظ على الموقع النسبي للمحولات لإنتاج صور أكثر وضوحًا ودقة".
يسمح هيدروجيل الماء بنسبة 90٪ بنقل صوتي عالي الجودة إلى الجلد ، تمامًا مثل المواد الهلامية المستخدمة في فحص الموجات فوق الصوتية القياسي ، بينما تمنع اللدائن الرقيقة التي تغلفها من الجفاف. مطلية بالمادة اللاصقة الحيوية لربطها بمسبار الموجات فوق الصوتية الصلب والجلد ، فإن السماكة الإجمالية لغشاء المطاط الصناعي والمواد اللاصقة الحيوية أقل من ربع الطول الموجي الصوتي لتقليل تأثيرها على النقل الصوتي. التصحيح بأكمله مشابه في الحجم للطابع البريدي.
باستخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات ، أظهر الباحثون أن الجهاز القابل للارتداء يمكن أن يحافظ على التصاق قوي بالجلد لأكثر من 48 ساعة ويتحمل قوى سحب عالية. كما استخدموا متطوعين أصحاء لإثبات التصوير المستمر لمدة 48 ساعة للأعضاء البشرية. تم استخدام مجسات الموجات فوق الصوتية بترددات مختلفة اعتمادًا على عمق الأعضاء التي يتم تصويرها.
تمكن الباحثون من تصوير الوريد الوداجي والشريان السباتي في الرقبة بشكل مستمر أثناء حركات الجسم الديناميكية مثل دوران الرقبة. لاحظوا تغير قطر الوريد مع انتقال المتطوعين من الجلوس أو الوقوف إلى الاستلقاء ، وتمكنوا من قياس التغيرات في تدفق الدم والضغط في الشريان أثناء ركض المتطوعين. كما قاموا بتصوير وظائف الرئة وحركة الحجاب الحاجز والحجرات الأربع للقلب قبل وأثناء وبعد التمرينات مثل الركض وركوب الدراجات ؛ ولاحظوا امتلاء المعدة وإفراغها عندما شرب المتطوعون وانتقل العصير عبر جهازهم الهضمي.
تستخدم البدلة الخارجية الروبوتية التصوير بالموجات فوق الصوتية لتقديم مساعدة مخصصة للمشي
يعمل الفريق الآن على جعل الملصقات لاسلكية وتطوير خوارزميات ذكاء اصطناعي للمساعدة في تفسير الصور. يقول المؤلف الكبير: "نتخيل أنه يمكن أن يكون لدينا صندوق من الملصقات ، كل منها مصمم لتصوير موقع مختلف من الجسد" Xuanhe تشاو. "نعتقد أن هذا يمثل طفرة في الأجهزة القابلة للارتداء والتصوير الطبي."
الكتابة في المرتبطة مقال منظوروفيليب تان ونانشو لو حذروا من أنه على الرغم من الفرص التي يوفرها التصحيح ، إلا أن هناك عقبات يجب التغلب عليها. على وجه الخصوص ، فإن دمج الدوائر والأجهزة المطلوبة للتحكم في عدد كافٍ من محولات الطاقة للتصوير الطبي ثلاثي الأبعاد يمكن أن يحد من القدرة على المناورة والتنقل - وهو أمر يمكن أن يساعد فيه بحث "الموجات فوق الصوتية على رقاقة".
