Οι καινοτομίες υπερήχων επιτρέπουν τον εμβολιασμό χωρίς πόνο, παρακολουθούν τη δυναμική των μυών σε πραγματικό χρόνο – Physics World

Η Ακουστική 2023 Σίδνεϊ συνέδριο, που συνδιοργανώθηκε από την Ακουστική Εταιρεία της Αμερικής και την Αυστραλιανή Ακουστική Εταιρεία, συγκέντρωσε ακουστικούς, ερευνητές, μουσικούς και άλλους ειδικούς από όλο τον κόσμο για να μοιραστούν τις τελευταίες εξελίξεις στον τομέα. Αρκετές από τις παρουσιαζόμενες μελέτες περιέγραψαν καινοτόμες εφαρμογές της ακουστικής στην υγειονομική περίθαλψη, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης ακουστικής σπηλαίωσης για χορήγηση εμβολίου χωρίς βελόνα και ενός φορητού μορφοτροπέα υπερήχων που παρακολουθεί τη δυναμική των μυών κατά την αποκατάσταση από τραυματισμό.

Το υπερηχογράφημα επιτρέπει τον ανώδυνο εμβολιασμό

Darcy Dunn-Lawless από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Μηχανικής περιέγραψε τη χρήση υπερήχων για χορήγηση εμβολίων χωρίς βελόνες.

Με στόχο να παρακάμψουν τον φόβο των βελόνων που υποφέρουν πολλοί ενήλικες και πολλά περισσότερα παιδιά, ο Dunn-Lawless και οι συνεργάτες του εκμεταλλεύονται ένα ακουστικό φαινόμενο που ονομάζεται σπηλαίωση, στο οποίο ένα ηχητικό κύμα προκαλεί το σχηματισμό και το σκάσιμο φυσαλίδων. Όταν αυτές οι φυσαλίδες καταρρέουν, απελευθερώνουν μια συγκεντρωμένη έκρηξη μηχανικής ενέργειας.

Η ιδέα είναι να χρησιμοποιηθούν αυτές οι εκρήξεις ενέργειας με τρεις τρόπους: να καθαριστούν οι διόδους μέσω του εξωτερικού στρώματος των νεκρών κυττάρων του δέρματος και να επιτραπεί η διέλευση των μορίων του εμβολίου. να εξαναγκάσει ενεργά τα μόρια του εμβολίου στο σώμα. και να ανοίξει τις κυτταρικές μεμβράνες μέσα στο σώμα. Για να ενισχύσουν τη δραστηριότητα της σπηλαίωσης, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν σωματίδια μεγέθους νανομέτρων που ονομάζονται πυρήνες σπηλαίωσης πρωτεΐνης (PCaNs) - ουσιαστικά σωματίδια πρωτεΐνης σε σχήμα κυπέλλου - για να υποστηρίξουν τις φυσαλίδες αερίου.

Σε δοκιμές σε ποντίκια, οι ερευνητές συνέκριναν την ανοσολογική απόκριση που δημιουργείται από τον τυπικό ενδοδερμικό εμβολιασμό ενός εμβολίου DNA με την προσέγγιση της σπηλαίωσης. Για παροχή με βάση τη σπηλαίωση, αναμίξανε τα PCaN με το εμβόλιο DNA σε ένα θάλαμο που τοποθετήθηκε στο δέρμα του ζώου και εκτέθηκε σε υπερήχους για δύο λεπτά.

Διαπίστωσαν ότι η συμβατική έγχυση απέδωσε αρκετές τάξεις μεγέθους περισσότερα μόρια εμβολίου από την προσέγγιση της σπηλαίωσης. «Ωστόσο, εδώ είναι που τα πράγματα γίνονται ενδιαφέροντα», εξήγησε ο Dunn-Lawless σε συνέντευξη Τύπου. «Όταν κοιτάξετε την ανοσοαπόκριση που δημιουργείται και από αυτές τις μεθόδους χορήγησης, τη συγκέντρωση αντισωμάτων, μπορείτε να δείτε ότι η ομάδα της σπηλαίωσης έλαβε μια σημαντικά υψηλότερη ανοσολογική απόκριση, παρόλο που έλαβε τόσα λιγότερα μόρια εμβολίου».

Σημείωσε ότι αυτό είναι ένα ιδιαίτερα συναρπαστικό αποτέλεσμα, αφού πρώτα επιβεβαιώνει ότι είναι δυνατή η παράδοση εμβολίων με αυτόν τον τρόπο. Αλλά και επειδή δείχνει ότι η τεχνική χωρίς βελόνα μπορεί, θεωρητικά, να επιτρέψει στον οργανισμό να επιτύχει μεγαλύτερη ανοσολογική απόκριση με λιγότερο εμβόλιο, καθιστώντας τον εμβολιασμό πιο αποτελεσματικό.

Ο μηχανισμός που κρύβεται πίσω από αυτό το αποτέλεσμα δεν είναι ακόμη σαφής, αλλά ο Dunn-Lawless πρότεινε ότι μπορεί να οφείλεται στη δραστηριότητα της σπηλαίωσης που ανοίγει τις κυτταρικές μεμβράνες και επιτρέπει στα μόρια να εισέλθουν στα κύτταρα. Ή με άλλα λόγια, αν και λιγότερα μόρια εισέρχονται στο σώμα, αυτά που μπαίνουν στο σωστό μέρος. Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα ευνοϊκό για τα εμβόλια DNA, τα οποία επί του παρόντος είναι δύσκολο να παραδοθούν καθώς πρέπει να μπουν μέσα στο κύτταρο για να λειτουργήσουν.

Παρακολούθηση της μυϊκής αποκατάστασης σε πραγματικό χρόνο

Η ανάρρωση από μυοσκελετικό τραυματισμό μπορεί να είναι μια μακρά και δύσκολη διαδικασία. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να παρακολουθείτε την πρόοδο ενός ασθενούς καθώς υποβάλλεται σε αποκατάσταση και σιγά-σιγά αναδομεί τη μυϊκή του δύναμη. Αλλά οι άμεσες μετρήσεις της μυϊκής λειτουργίας κατά τη διάρκεια της σωματικής δραστηριότητας δεν είναι άμεσα διαθέσιμες και λίγες ιατρικές τεχνολογίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενώ ο ασθενής κινείται, γεγονός που μπορεί να εμποδίσει τη θεραπεία και την αποκατάσταση.

Μια επιλογή είναι το υπερηχογράφημα, το οποίο μπορεί να παρέχει μη επεμβατικές εικόνες ιστού κάτω από το δέρμα και να αποκαλύψει πώς κινούνται και συστέλλονται διαφορετικές μυϊκές ομάδες κατά τη διάρκεια της δυναμικής σωματικής δραστηριότητας. Τα παραδοσιακά συστήματα υπερήχων, ωστόσο, είναι μεγάλα και δυσκίνητα, απαιτούν από τον ασθενή να είναι δεμένο στο όργανο και επομένως δεν ευνοούν την απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας.

So Παράγ Τσίτνις από το Πανεπιστήμιο George Mason και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να κατασκευάσουν τη δική τους συσκευή υπερήχων από την αρχή. Σχεδίασαν ένα συμπαγές φορητό σύστημα υπερήχων που κινείται με τον ασθενή και παράγει κλινικά σχετικές πληροφορίες σχετικά με τη μυϊκή λειτουργία κατά τη διάρκεια της φυσικής δραστηριότητας.

Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν νέα τεχνολογία υπερήχων που βασίζεται στη μετάδοση τσιμπημάτων χαμηλής τάσης, μεγάλης διάρκειας - σε αντίθεση με τις συμβατικά χρησιμοποιούμενες ακολουθίες παλμών πολύ υψηλής τάσης μικρής διάρκειας. Αυτό τους επέτρεψε να χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά εξαρτήματα χαμηλού κόστους, όπως αυτά που βρίσκονται σε ένα ραδιόφωνο αυτοκινήτου, για να σχεδιάσουν ένα απλούστερο, φορητό σύστημα υπερήχων που θα μπορούσε να τροφοδοτείται από μπαταρίες και να συνδέεται με έναν ασθενή. Ονομάζουν τη νέα προσέγγιση SMART-US, ή ταυτόχρονη μυοσκελετική αξιολόγηση με υπερηχογράφημα σε πραγματικό χρόνο.

Η ομάδα εξέτασε την προσέγγιση σε ένα υποκείμενο που εκτελούσε άλματα αντίθετης κίνησης (μια άσκηση ρουτίνας για την αξιολόγηση της υγείας και της λειτουργίας των κάτω άκρων και των αρθρώσεων των γονάτων) σε μια πλάκα δύναμης με έναν μορφοτροπέα υπερήχων συνδεδεμένο στο πόδι του. Η συσκευή SMART-US παρείχε ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με το επίπεδο ενεργοποίησης και λειτουργίας των μυών κατά τη διάρκεια των αλμάτων, με σημαντική συσχέτιση μεταξύ δεδομένων δύναμης και μετρήσεων υπερήχων. Ο Chitnis πρόσθεσε ότι η τεχνική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την εξέταση πολλών διαφορετικών μυών ταυτόχρονα.

Ο φορητός αισθητήρας υπερήχων παρέχει συνεχή καρδιακή απεικόνιση

«Η βιοανάδραση που βασίζεται στον υπέρηχο μπορεί να βοηθήσει στην εξατομίκευση της θεραπείας και της αποκατάστασης για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων της θεραπείας», εξήγησε σε συνέντευξη Τύπου. «Άλλες εφαρμογές που οραματιζόμαστε για την τεχνολογία μας περιλαμβάνουν την προσωπική φυσική κατάσταση, την αθλητική προπόνηση και την αθλητική ιατρική, τη στρατιωτική υγεία, την αποκατάσταση εγκεφαλικού και την αξιολόγηση του κινδύνου πτώσεων σε ηλικιωμένους πληθυσμούς».

Ο επόμενος στόχος είναι η μεταφορά τεχνολογίας, να τεθεί η συσκευή μέσω της άδειας FDA ώστε η ομάδα να μπορεί να πραγματοποιήσει κλινικές μελέτες για αποκατάσταση. Προχωρώντας προς τα εμπρός, ο Chitnis οραματίζεται ότι οι κλινικές θα μπορούν να αγοράσουν ένα σύστημα βασικού επιπέδου για μερικές μόνο εκατοντάδες δολάρια.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/ultrasound-innovations-enable-pain-free-vaccination-monitor-muscle-dynamics-in-real-time/