Le moniteur à ultrasons sans fil est prêt pour une séance d'entraînement – ​​Physics World

Des chercheurs aux États-Unis ont conçu un transducteur à ultrasons qui transmet des informations sans fil et peut être porté confortablement sur la peau, surmontant deux lacunes majeures des appareils précédents. Développé par Muyang-Lin, Sheng Xu et ses collègues de l'Université de Californie à San Diego (UCSD), le nouveau transducteur pourrait être utilisé pour surveiller les patients souffrant de maladies cardiovasculaires graves, ainsi que pour aider les athlètes à suivre leur entraînement.

Les transducteurs à ultrasons fonctionnent en transmettant des ondes sonores à haute fréquence dans le corps, puis en détectant les ondes réfléchies par les tissus qui ont des densités et des propriétés acoustiques différentes. Au cours des dernières décennies, les améliorations apportées à la conception des sondes et des circuits, combinées à de meilleurs algorithmes de traitement des signaux ultrasonores, ont produit des transducteurs capables de se conformer aux plis de la peau d'une personne. Cela a permis aux appareils de mesurer en continu les signaux ultrasonores, ce qui est particulièrement utile pour surveiller la pulsation des veines et des artères.

Les chercheurs du laboratoire de Xu avaient sondes à ultrasons portables précédemment développées qui pourraient surveiller plusieurs paramètres physiologiques des tissus profonds, notamment la pression artérielle, le débit sanguin et même l'imagerie cardiaque. Même ainsi, la technologie avait quelques lacunes. "Ces sondes portables sont toutes câblées à une machine volumineuse pour l'alimentation et la collecte de données, et changeront de position relative pendant le mouvement humain, ce qui leur fera perdre la trace des cibles", explique Lin, doctorant en nanoingénierie à l'UCSD et auteur principal d'un papier dans Nature Biotechnology sur l'appareil.

En raison de ces défauts, les précédents capteurs à ultrasons continus pouvaient sérieusement entraver la mobilité d'un porteur. Ils nécessitaient également de fréquents réajustements au fur et à mesure que les porteurs se déplaçaient.

Échographie sans attache

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de l'UCSD a développé un nouveau dispositif basé sur un circuit de commande miniaturisé et flexible qui s'interface avec un réseau de transducteurs. Cet appareil collecte les signaux ultrasonores mais ne les traite pas directement. Au lieu de cela, il les relaie sans fil vers un ordinateur ou un smartphone, qui les traite à l'aide de l'apprentissage automatique.

"Nous avons développé un algorithme pour analyser automatiquement le signal et sélectionner le canal qui a le meilleur signal sur le tissu cible en mouvement", explique Lin. "Par conséquent, les signaux du tissu cible sont continus, même pendant le mouvement humain."

Les chercheurs ont testé cette capacité en utilisant l'appareil pour suivre la position de l'artère carotide d'un sujet humain tout en surveillant la pulsation du sang à l'intérieur. Cette artère alimente en sang la tête et le cou, ils ont donc formé l'algorithme pour reconnaître les déplacements causés par différents mouvements de la tête du sujet.

Bien que l'équipe n'ait formé l'algorithme que sur un seul sujet, un autre algorithme d'adaptation avancé a permis aux nouveaux porteurs d'utiliser le capteur avec un recyclage minimal. Une fois formé, l'appareil pouvait détecter les signaux ultrasonores de la pulsation de l'artère carotide jusqu'à 164 mm sous la peau, même lorsque le porteur faisait de l'exercice.

Moniteur multi-usage

Xu et ses collègues avaient initialement l'intention de tester les capacités du capteur en tant que tensiomètre. Cependant, grâce à leurs expériences, ils ont découvert qu'il pouvait également surveiller d'autres paramètres importants, notamment la rigidité artérielle, le volume de sang pompé par le cœur et la quantité d'air expiré par le porteur.

Le capteur à ultrasons portable fournit une imagerie cardiaque continue

En fin de compte, les chercheurs prédisent que leur conception pourrait ouvrir un large éventail de possibilités pour la surveillance continue des ultrasons. "En utilisant la technologie des ultrasons portables, nous pouvons détacher le patient des machines encombrantes et automatiser les examens par ultrasons", explique Lin. "La physiologie des tissus profonds peut être surveillée en mouvement, ce qui offre des opportunités sans précédent pour l'échographie médicale et la physiologie de l'exercice."

Ces capacités pourraient changer la vie des patients souffrant de maladies cardiovasculaires, dit Lin. "Pour les populations à risque, des valeurs anormales de pression artérielle et de débit cardiaque au repos ou pendant l'exercice sont des caractéristiques de l'insuffisance cardiaque", explique-t-il. Mais les applications ne s'arrêtent pas là. "Pour une population en bonne santé, notre appareil peut mesurer les réponses cardiovasculaires à l'exercice en temps réel. Ainsi, il peut fournir des informations sur l'intensité réelle de l'entraînement exercé par chaque personne, ce qui peut guider la formulation de plans d'entraînement personnalisés.

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• La source: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/