Wireless Ultrasound Monitor Is Ready For A Workout

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Fotografija, ki prikazuje zgornji del golih prsi osebe z ultrazvočnim čipom, prilepljenim na kožo nad srcem. Čip je manjši od kreditne kartice in ni pritrjen na nobene žice. — Primerno za namen: nov nosljivi brezžični ultrazvočni sistem, nameščen na prsih za merjenje srčne aktivnosti. (Z dovoljenjem: Muyang Lin)

Raziskovalci v ZDA so zasnovali ultrazvočni pretvornik, ki brezžično prenaša informacije in ga je mogoče udobno nositi na koži, s čimer so odpravili dve veliki pomanjkljivosti prejšnjih naprav. Razvil: Muyang Lin, Sheng Xu in sodelavci na kalifornijski univerzi San Diego (UCSD) bi lahko novi pretvornik uporabili za spremljanje bolnikov z resnimi srčno-žilnimi boleznimi, pa tudi za pomoč športnikom pri spremljanju njihovega treninga.

Ultrazvočni pretvorniki delujejo tako, da prenašajo visokofrekvenčne zvočne valove v telo, nato pa zaznavajo valove, ki se odbijejo od tkiv, ki imajo različne gostote in akustične lastnosti. V zadnjih nekaj desetletjih so izboljšave zasnove sond in vezij v kombinaciji z boljšimi algoritmi za obdelavo ultrazvočnih signalov proizvedle pretvornike, ki se lahko prilagodijo gubam na človeški koži. To je napravam omogočilo neprekinjeno merjenje ultrazvočnih signalov, kar je še posebej uporabno za spremljanje utripanja ven in arterij.

Raziskovalci v Xujevem laboratoriju so imeli predhodno razvite nosljive ultrazvočne sonde ki bi lahko spremljal več fizioloških parametrov globokih tkiv, vključno s krvnim tlakom, pretokom krvi in celo slikanjem srca. Kljub temu je imela tehnologija nekaj pomanjkljivosti. "Vse te nosljive sonde so povezane z obsežnim strojem za napajanje in zbiranje podatkov ter se bodo premikale v relativnem položaju med človeškim gibanjem, zaradi česar bodo izgubile sled za tarčami," pojasnjuje Lin, doktorski študent nanoinženiringa na UCSD in glavni avtor papir v Nature Biotechnology na napravi.

Zaradi teh pomanjkljivosti so prejšnji neprekinjeni ultrazvočni senzorji lahko resno ovirali mobilnost uporabnika. Prav tako so jih morali pogosto prilagajati, ko so se uporabniki premikali.

Ultrazvok brez vezave

Za reševanje teh težav je ekipa UCSD razvila novo napravo, ki temelji na miniaturiziranem, prilagodljivem krmilnem vezju, ki se povezuje z nizom pretvornikov. Ta naprava zbira ultrazvočne signale, vendar jih ne obdeluje neposredno. Namesto tega jih brezžično posreduje računalniku ali pametnemu telefonu, ki jih obdela s pomočjo strojnega učenja.

"Razvili smo algoritem za samodejno analizo signala in izbiro kanala, ki ima najboljši signal na premikajočem se ciljnem tkivu," pojasnjuje Lin. "Zato so signali iz ciljnega tkiva neprekinjeni, tudi med človeškim gibanjem."

Raziskovalci so preizkusili to zmožnost z uporabo naprave za sledenje položaja karotidne arterije človeka, medtem ko spremljajo utripanje krvi v njej. Ta arterija oskrbuje glavo in vrat s krvjo, zato so usposobili algoritem za prepoznavanje premikov, ki jih povzročajo različni gibi glave subjekta.

Čeprav je ekipa usposobila algoritem le za en subjekt, je nadaljnji napredni algoritem prilagajanja novim uporabnikom omogočil uporabo senzorja z minimalnim ponovnim usposabljanjem. Ko je bila usposobljena, je naprava lahko zaznala ultrazvočne signale pulziranja karotidne arterije do globine 164 mm pod kožo, tudi ko je uporabnik telovadil.

Večnamenski monitor

Xu in sodelavci so prvotno nameravali preizkusiti zmogljivosti senzorja kot merilnika krvnega tlaka. S svojimi poskusi pa so odkrili, da lahko spremlja tudi druge pomembne parametre, vključno z arterijsko togostjo, količino krvi, ki jo izčrpa srce, in količino zraka, ki ga izdihne uporabnik.

Nosljivi ultrazvočni senzor zagotavlja neprekinjeno slikanje srca

Konec koncev raziskovalci napovedujejo, da bi njihova zasnova lahko odprla široko paleto možnosti za neprekinjeno spremljanje ultrazvoka. »Z uporabo nosljive ultrazvočne tehnologije lahko pacienta odvežemo od obsežnih strojev in avtomatiziramo ultrazvočne preiskave,« pravi Lin. "Fiziologijo globokega tkiva je mogoče spremljati v gibanju, kar zagotavlja priložnosti brez primere za medicinsko ultrazvočno slikanje in fiziologijo vadbe."

Te zmožnosti bi lahko bolnikom, ki živijo s srčno-žilnimi boleznimi, spremenile življenje, pravi Lin. "Za ogrožene populacije so nenormalne vrednosti krvnega tlaka in srčnega izliva v mirovanju ali med vadbo znaki srčnega popuščanja," pojasnjuje. A aplikacije se tu ne končajo. »Za zdravo populacijo lahko naša naprava meri srčno-žilne odzive na vadbo v realnem času. Tako lahko zagotovi vpogled v dejansko intenzivnost vadbe, ki jo izvaja vsaka oseba, kar lahko vodi k oblikovanju prilagojenih načrtov vadbe.”