מכשיר אולטרסאונד לביש יכול לספק 48 שעות של הדמיה רציפה של איברים פנימיים בזמן שהמטופלים מתנהלים בחיי היומיום שלהם. המכשיר - שפותח על ידי צוות בראשות המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) - מורכב ממערך אולטרסאונד פיזואלקטרי נוקשה שנדבק לעור באמצעות היברידיות הידרוג'ל-אלסטומר ביולוגית דביקה רכה. תיאור הממצאים שלהם ב מדע, החוקרים מראים שהמדבקה יכולה לדמיין את הלב, מערכת העיכול, הסרעפת והריאות במהלך פעילויות כמו ריצה או שתיית נוזלים.
אולטרסאונד הוא אחד הכלים הנפוצים ביותר להדמיה רפואית, אך יש לו מגבלות. הדמיה אולטרסאונד משתמשת בציוד מגושם ומיוחד ודורשת סונוגרפים מיומנים למקם את המתמר על גופו של המטופל. זה בדרך כלל מגביל את השימוש בו למפגשים קצרים וסטטיים.
בשנים האחרונות חלו התפתחויות משמעותיות במכשירים לבישים לניטור רפואי רציף ולא פולשני. אמנם מכשירים כאלה מדדו בהצלחה נתונים פיזיולוגיים כגון קצב הלב ו פעילות חשמלית, ו מטבוליטים ואלקטרוליטים בזיעה מהעור, הדמיה קלינית של איברים פנימיים הוכחה כמאתגרת.
"לכלי הדמיית אולטרסאונד לביש יהיה פוטנציאל עצום בעתיד של אבחון קליני", מסביר המחבר הראשון צ'ונגה וואנג, סטודנט לתואר שני ב-MIT. "עם זאת, הרזולוציה ומשך ההדמיה של מדבקות אולטרסאונד קיימות נמוכים יחסית, והם לא יכולים לצלם איברים עמוקים."
מכשירי אולטרסאונד לבישים קודמים נטו להסתמך על מערכי מתמרים נמתחים. למרות שאלו עלולים להתעוות עם העור, גמישות זו גורמת למתמרים לנוע זה ביחס לזה, מה שמפחית את איכות התמונה. מצעים גמישים גם מגבילים את צפיפות המתמרים במערך, ומשפיעים על רזולוציית התמונה. היו גם בעיות עם הדבקים שנותרו מחוברים לעור והלחים את אות האולטרסאונד.
המכשיר החדש שפותח על ידי וואנג ועמיתיו מכיל בדיקת אולטרסאונד דקיקה וקשיחה, המורכבת ממערך בצפיפות גבוהה של אלמנטים פיזואלקטריים, הנצמדים לעור באמצעות היברידי הידרוג'ל-אלסטומר נמתח. "השילוב הזה מאפשר למכשיר להתאים לעור תוך שמירה על המיקום היחסי של המתמרים כדי ליצור תמונות ברורות ומדויקות יותר", מסביר וואנג.
ההידרוג'ל 90% מים מאפשר העברה אקוסטית איכותית לעור, בדומה לג'לים המשמשים בבדיקת אולטרסאונד סטנדרטית, בעוד ששני האלסטומרים הדקים העוטפים אותו מונעים ממנו להתייבש. מצופה בדבק ביולוגי כדי לקשר אותו לבדיקת האולטרסאונד הנוקשה ולעור, העובי הכולל של קרום האלסטומר והדבק הביולוגי הוא פחות מרבע מאורך הגל האקוסטי כדי למזער את השפעתו על השידור האקוסטי. התיקון כולו דומה בגודלו לבול דואר.
באמצעות מגוון בדיקות, החוקרים הראו שהמכשיר הלביש יכול לשמור על הידבקות חזקה לעור במשך יותר מ-48 שעות ולעמוד בכוחות משיכה גבוהים. הם גם השתמשו במתנדבים בריאים כדי להדגים הדמיה רציפה של 48 שעות של איברים אנושיים. נעשה שימוש בבדיקות אולטרסאונד בתדרים שונים בהתאם לעומק האיברים המצולמים.
החוקרים הצליחו לדמיין באופן רציף את וריד הצוואר ואת עורק הצוואר בצוואר במהלך תנועות גוף דינמיות כגון סיבובי צוואר. הם צפו בקוטר הווריד משתנה כשהמתנדבים עוברים מישיבה או עמידה לשכיבה, והצליחו למדוד שינויים בזרימת הדם והלחץ בעורק בזמן שהמתנדבים עשו ריצה. הם גם דימו את תפקודי הריאות, תנועת הסרעפת ואת ארבעת חדרי הלב לפני, במהלך ואחרי פעילות גופנית כמו ריצה ורכיבה על אופניים; וצפה בקיבה מתמלאת ומתרוקנת כשהמתנדבים שותים והמיץ עובר דרך מערכת העיכול שלהם.
חליפה רובוטית משתמשת בהדמיית אולטרסאונד כדי לספק סיוע מותאם אישית בהליכה
הצוות עובד כעת להפוך את המדבקות לאלחוטיות ומפתח אלגוריתמי בינה מלאכותית שיעזרו לפרש את התמונות. "אנחנו מדמיינים שנוכל לקבל קופסה של מדבקות, שכל אחת מהן נועדה לדמיין מיקום שונה של הגוף", אומר סופר בכיר שואנהה ג'או. "אנחנו מאמינים שזה מייצג פריצת דרך במכשירים לבישים והדמיה רפואית."
כתיבה במקור קשור מאמר פרספקטיבה, פיליפ טאן ונאנשו לו מזהירים שלמרות ההזדמנויות שמציג התיקון יש מכשולים שצריך להתגבר עליהם. בפרט, שילוב המעגלים והחומרה הנרחבים הנדרשים לשליטה במספיק מתמרים להדמיה רפואית תלת מימדית עשוי להגביל את יכולת התמרון והניידות - דבר שמחקר "אולטרסאונד על שבב" יכול לעזור בו.
