یک دستگاه سونوگرافی پوشیدنی می تواند 48 ساعت تصویربرداری مداوم از اندام های داخلی را در حالی که بیماران به زندگی روزمره خود ادامه می دهند، ارائه دهد. این دستگاه که توسط تیمی به سرپرستی موسسه فناوری ماساچوست (MIT) ساخته شده است، از یک آرایه اولتراسوند پیزوالکتریک سفت و سخت تشکیل شده است که از طریق یک هیبرید هیدروژل-الاستومر چسب زیستی نرم به پوست می‌چسبد. تشریح یافته های خود در علممحققان نشان می‌دهند که این چسب می‌تواند از قلب، دستگاه گوارش، دیافراگم و ریه‌ها در طول فعالیت‌هایی مانند دویدن یا نوشیدن مایعات تصویربرداری کند.
سونوگرافی یکی از پرکاربردترین ابزارها برای تصویربرداری پزشکی است، اما محدودیت هایی دارد. تصویربرداری اولتراسونیک از تجهیزات حجیم و تخصصی استفاده می کند و به سونوگرافیست های آموزش دیده نیاز دارد تا مبدل را روی بدن بیمار قرار دهند. این به طور کلی استفاده از آن را به جلسات کوتاه و ثابت محدود می کند.
در سال های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در دستگاه های پوشیدنی برای نظارت مداوم و غیر تهاجمی پزشکی صورت گرفته است. در حالی که چنین دستگاه هایی با موفقیت داده های فیزیولوژیکی مانند ریتم قلب و فعالیت الکتریکیو متابولیت ها و الکترولیت ها در عرق پوست، تصویربرداری درجه بالینی از اندام های داخلی چالش برانگیز است.
نویسنده اول توضیح می دهد: «ابزار تصویربرداری فراصوت پوشیدنی پتانسیل بسیار زیادی در آینده تشخیص بالینی خواهد داشت چونگه وانگ، دانشجوی کارشناسی ارشد MIT. با این حال، وضوح و مدت زمان تصویربرداری تکه‌های اولتراسوند موجود نسبتاً کم است و نمی‌توانند از اندام‌های عمیق تصویربرداری کنند.»
دستگاه‌های سونوگرافی پوشیدنی قبلی به آرایه‌های مبدل قابل کشش متکی بودند. در حالی که این ها می توانند با پوست تغییر شکل دهند، این انعطاف پذیری باعث می شود مبدل ها نسبت به یکدیگر حرکت کنند و کیفیت تصویر را کاهش دهند. بسترهای انعطاف پذیر همچنین چگالی مبدل ها را در آرایه محدود می کنند و بر وضوح تصویر تأثیر می گذارند. همچنین با چسبیدن چسب ها به پوست و تضعیف سیگنال اولتراسوند مشکلاتی وجود دارد.
دستگاه جدید توسعه یافته توسط وانگ و همکارانش شامل یک کاوشگر اولتراسوند نازک و سفت و سخت، متشکل از یک آرایه با چگالی بالا از عناصر پیزوالکتریک است که از طریق یک هیبرید کشسان هیدروژل-الاستومر به پوست می‌چسبد. وانگ توضیح می‌دهد: «این ترکیب دستگاه را قادر می‌سازد تا با پوست مطابقت داشته باشد و در عین حال موقعیت نسبی مبدل‌ها را حفظ کند تا تصاویر واضح‌تر و دقیق‌تری تولید کند.
هیدروژل 90 درصد آب، انتقال آکوستیک با کیفیت بالا را به پوست امکان‌پذیر می‌کند، دقیقاً مانند ژل‌های مورد استفاده در معاینه اولتراسوند استاندارد، در حالی که دو الاستومر نازکی که آن را محصور کرده‌اند از خشک شدن آن جلوگیری می‌کنند. ضخامت کلی غشای الاستومری و چسب زیستی با پوشش زیستی برای اتصال آن به پروب اولتراسوند سفت و سخت و پوست، کمتر از یک چهارم طول موج صوتی است تا تاثیر آن بر انتقال صوتی به حداقل برسد. کل پچ از نظر اندازه شبیه به یک تمبر پستی است.
با استفاده از آزمایش‌های مختلف، محققان نشان دادند که این دستگاه پوشیدنی می‌تواند چسبندگی قوی به پوست را برای بیش از ۴۸ ساعت حفظ کند و در برابر نیروهای کششی بالا مقاومت کند. آنها همچنین از داوطلبان سالم برای نشان دادن تصویربرداری مداوم 48 ساعته از اندام های انسان استفاده کردند. پروب های اولتراسوند با فرکانس های مختلف بسته به عمق اندام های مورد تصویربرداری استفاده شد.
محققان توانستند به طور مداوم از ورید ژوگولار و شریان کاروتید در گردن در طی حرکات پویا بدن مانند چرخش گردن تصویربرداری کنند. آنها تغییر قطر ورید را مشاهده کردند که داوطلبان از حالت نشسته یا ایستاده به سمت دراز کشیدن حرکت کردند و توانستند تغییرات در جریان خون و فشار در شریان را در حین دویدن داوطلبان اندازه گیری کنند. آنها همچنین از عملکرد ریه، حرکت دیافراگم و چهار حفره قلب قبل، در حین و بعد از ورزش مانند دویدن و دوچرخه سواری تصویربرداری کردند. و مشاهده کرد که معده پر و خالی می شود در حالی که داوطلبان می نوشند و آب میوه در سیستم گوارش آنها حرکت می کند.
لباس بیرونی رباتیک از تصویربرداری اولتراسوند برای ارائه کمک راه رفتن شخصی استفاده می کند
این تیم اکنون در حال کار بر روی بی سیم کردن برچسب ها و توسعه الگوریتم های هوش مصنوعی برای کمک به تفسیر تصاویر است. نویسنده ارشد می‌گوید: «ما تصور می‌کنیم که می‌توانیم جعبه‌ای از برچسب‌ها داشته باشیم که هر کدام برای تصویر کردن مکان متفاوتی از بدن طراحی شده‌اند. ژوانه ژائو. ما معتقدیم که این نشان دهنده یک پیشرفت در دستگاه های پوشیدنی و تصویربرداری پزشکی است.
نوشتن در یک مرتبط مقاله چشم اندازفیلیپ تان و نانشو لو هشدار می دهند که علیرغم فرصت های ارائه شده توسط پچ، موانعی برای غلبه بر وجود دارد. به طور خاص، ترکیب مدارات و سخت‌افزار گسترده مورد نیاز برای کنترل مبدل‌های کافی برای تصویربرداری پزشکی سه‌بعدی می‌تواند مانور و تحرک را محدود کند - چیزی که تحقیقات "اولتراسوند روی یک تراشه" می‌تواند به آن کمک کند.
