Monitorul cu ultrasunete fără fir este pregătit pentru un antrenament – ​​Physics World

Cercetătorii din SUA au proiectat un traductor cu ultrasunete care transmite informații fără fir și poate fi purtat confortabil pe piele, depășind două deficiențe majore ale dispozitivelor anterioare. Dezvoltat de Muyang Lin, Sheng Xu și colegii de la Universitatea din California San Diego (UCSD), noul traductor ar putea fi folosit pentru a monitoriza pacienții cu afecțiuni cardiovasculare grave, precum și pentru a-i ajuta pe sportivi să țină evidența antrenamentului.

Traductoarele cu ultrasunete funcționează prin transmiterea undelor sonore de înaltă frecvență în corp, apoi detectând undele reflectate de țesuturi care au densități și proprietăți acustice diferite. În ultimele decenii, îmbunătățirile aduse designului de sonde și circuite, combinate cu algoritmi mai buni pentru procesarea semnalelor cu ultrasunete, au produs traductoare care se pot conforma cu pliurile pielii unei persoane. Acest lucru a permis dispozitivelor să măsoare semnale cu ultrasunete în mod continuu, ceea ce este util în special pentru monitorizarea pulsațiilor venelor și arterelor.

Cercetătorii din laboratorul lui Xu au avut sonde cu ultrasunete purtabile dezvoltate anterior care ar putea monitoriza mai mulți parametri fiziologici ai țesuturilor profunde, inclusiv tensiunea arterială, fluxul sanguin și chiar imagistica cardiacă. Chiar și așa, tehnologia a avut unele deficiențe. „Aceste sonde purtabile sunt toate conectate la o mașină voluminoasă pentru putere și colectare de date și se vor schimba în poziție relativă în timpul mișcării umane, făcându-le să piardă urma țintelor”, explică Lin, doctorand în nanoinginerie la UCSD și autor principal al unui studiu. hârtie în Biotehnologia naturii pe dispozitiv.

Din cauza acestor defecte, senzorii cu ultrasunete continui anteriori ar putea inhiba grav mobilitatea purtătorului. De asemenea, au necesitat reajustări frecvente pe măsură ce purtătorii se mișcau.

Ecografia nelegată

Pentru a rezolva aceste probleme, echipa UCSD a dezvoltat un nou dispozitiv bazat pe un circuit de control miniaturizat, flexibil, care interfață cu o serie de traductoare. Acest dispozitiv colectează semnalele cu ultrasunete, dar nu le procesează direct. În schimb, le transmite fără fir către un computer sau smartphone, care le procesează folosind învățarea automată.

„Am dezvoltat un algoritm pentru a analiza automat semnalul și a selecta canalul care are cel mai bun semnal pe țesutul țintă în mișcare”, explică Lin. „Prin urmare, semnalele de la țesutul țintă sunt continue, chiar și în timpul mișcării umane.”

Cercetătorii au testat această capacitate folosind dispozitivul pentru a urmări poziția arterei carotide a unui subiect uman în timp ce monitorizează pulsația sângelui în interior. Această arteră furnizează sânge la cap și gât, așa că au antrenat algoritmul să recunoască deplasările cauzate de diferite mișcări ale capului subiectului.

Deși echipa a antrenat algoritmul doar pe un singur subiect, un alt algoritm avansat de adaptare a permis noilor purtători să folosească senzorul cu o reinstruire minimă. Odată antrenat, dispozitivul putea detecta semnale cu ultrasunete ale pulsației arterei carotide până la 164 mm sub piele, chiar și atunci când purtătorul făcea exerciții fizice.

Monitor multifunctional

Xu și colegii intenționau inițial să testeze capacitățile senzorului ca monitor al tensiunii arteriale. Cu toate acestea, prin experimentele lor, ei au descoperit că poate monitoriza și alți parametri importanți, inclusiv rigiditatea arterială, volumul de sânge pompat de inimă și cantitatea de aer expirată de purtător.

Senzorul cu ultrasunete purtabil oferă imagini cardiace continue

În cele din urmă, cercetătorii prevăd că proiectarea lor ar putea deschide o gamă largă de posibilități pentru monitorizarea continuă cu ultrasunete. „Prin utilizarea tehnologiei cu ultrasunete purtătoare, putem dezlega pacientul de mașinile voluminoase și putem automatiza examinările cu ultrasunete”, spune Lin. „Fiziologia țesuturilor profunde poate fi monitorizată în mișcare, ceea ce oferă oportunități fără precedent pentru ultrasonografia medicală și fiziologia exercițiilor.”

Aceste capacități ar putea schimba viața pacienților care trăiesc cu afecțiuni cardiovasculare, spune Lin. „Pentru populațiile cu risc, valorile anormale ale tensiunii arteriale și ale debitului cardiac în repaus sau în timpul efortului sunt semne distinctive ale insuficienței cardiace”, explică el. Dar aplicațiile nu se termină aici. „Pentru o populație sănătoasă, dispozitivul nostru poate măsura răspunsurile cardiovasculare la exerciții în timp real. Astfel, poate oferi perspective asupra intensității efective a antrenamentului exercitat de fiecare persoană, ceea ce poate ghida formularea planurilor de antrenament personalizate.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• EVM Finance. Interfață unificată pentru finanțare descentralizată. Accesați Aici.
• Grupul Quantum Media. IR/PR amplificat. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/