Беспроводной ультразвуковой монитор готов к тренировке — Мир Физики

Исследователи из США разработали ультразвуковой датчик, который передает информацию по беспроводной связи и может удобно носиться на коже, устраняя два основных недостатка предыдущих устройств. Разработан Муян Лин, Шэн Сюй и коллег из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), новый датчик можно использовать для наблюдения за пациентами с серьезными сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также для того, чтобы помочь спортсменам отслеживать свои тренировки.

Ультразвуковые преобразователи работают, пропуская высокочастотные звуковые волны в тело, а затем обнаруживая волны, отраженные от тканей, которые имеют различную плотность и акустические свойства. За последние несколько десятилетий усовершенствования конструкции датчиков и схем в сочетании с более совершенными алгоритмами обработки ультразвуковых сигналов позволили создать преобразователи, которые могут соответствовать складкам кожи человека. Это позволило устройствам непрерывно измерять ультразвуковые сигналы, что особенно полезно для мониторинга пульсации вен и артерий.

Исследователи в лаборатории Сюй ранее разработанные носимые ультразвуковые датчики который может контролировать несколько физиологических параметров глубоких тканей, включая артериальное давление, кровоток и даже визуализацию сердца. Тем не менее, у технологии были некоторые недостатки. «Все эти носимые зонды подключены к громоздкой машине для питания и сбора данных, и они будут смещаться относительно друг друга во время движения человека, из-за чего они теряют след от целей», — объясняет Лин, аспирант в области наноинженерии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско и ведущий автор исследования. бумага в Nature Biotechnology на устройстве.

Из-за этих недостатков предыдущие ультразвуковые датчики непрерывного действия могли серьезно ограничивать подвижность пользователя. Они также требовали частой корректировки по мере перемещения пользователей.

УЗИ отвязанное

Чтобы решить эти проблемы, команда UCSD разработала новое устройство на основе миниатюрной гибкой схемы управления, взаимодействующей с массивом датчиков. Это устройство собирает ультразвуковые сигналы, но не обрабатывает их напрямую. Вместо этого он передает их по беспроводной сети на компьютер или смартфон, который обрабатывает их с помощью машинного обучения.

«Мы разработали алгоритм для автоматического анализа сигнала и выбора канала с лучшим сигналом для движущейся ткани-мишени», — объясняет Лин. «Поэтому сигналы от ткани-мишени непрерывны даже во время движения человека».

Исследователи проверили эту возможность, используя устройство для отслеживания положения сонной артерии человека и отслеживания пульсации крови внутри. Эта артерия снабжает кровью голову и шею, поэтому они обучили алгоритм распознавать смещения, вызванные различными движениями головы субъекта.

Хотя команда обучила алгоритм только на одном объекте, дальнейший усовершенствованный алгоритм адаптации позволил новым пользователям использовать датчик с минимальным повторным обучением. После обучения устройство могло обнаруживать ультразвуковые сигналы пульсации сонной артерии на глубине до 164 мм под кожей, даже когда пользователь тренировался.

Многофункциональный монитор

Сюй и его коллеги первоначально намеревались проверить возможности датчика в качестве монитора артериального давления. Однако в ходе своих экспериментов они обнаружили, что он может также контролировать другие важные параметры, в том числе жесткость артерий, объем крови, выкачиваемой сердцем, и количество воздуха, выдыхаемого носителем.

Носимый ультразвуковой датчик обеспечивает непрерывную визуализацию сердца

В конечном счете, исследователи предсказывают, что их конструкция может открыть широкий спектр возможностей для непрерывного ультразвукового мониторинга. «Используя носимые ультразвуковые технологии, мы можем отвязать пациента от громоздких аппаратов и автоматизировать ультразвуковые исследования», — говорит Лин. «Физиологию глубоких тканей можно отслеживать в движении, что открывает беспрецедентные возможности для медицинского ультразвукового исследования и физиологии упражнений».

По словам Лин, эти возможности могут изменить жизнь пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. «Для групп риска аномальные значения артериального давления и сердечного выброса в покое или во время физических упражнений являются признаками сердечной недостаточности», — объясняет он. Но на этом приложения не заканчиваются. «Для здорового населения наше устройство может измерять реакцию сердечно-сосудистой системы на физические упражнения в режиме реального времени. Таким образом, он может дать представление о фактической интенсивности тренировок каждого человека, что может помочь в разработке индивидуальных планов тренировок».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ЭВМ Финанс. Единый интерфейс для децентрализованных финансов. Доступ здесь.
• Квантум Медиа Групп. ИК/PR усиление. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/