เครื่องอัลตราซาวนด์แบบสวมใส่สามารถถ่ายภาพอวัยวะภายในได้ต่อเนื่อง 48 ชั่วโมงในขณะที่ผู้ป่วยดำเนินชีวิตประจำวัน อุปกรณ์ดังกล่าวซึ่งพัฒนาโดยทีมงานที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ประกอบด้วยอาร์เรย์อัลตราซาวนด์แบบเพียโซอิเล็กทริกแบบแข็งที่ยึดติดกับผิวหนังผ่านไฮบริดไฮโดรเจล-อีลาสโตเมอร์ที่มีกาวชีวภาพแบบอ่อน อธิบายการค้นพบของพวกเขาใน วิทยาศาสตร์นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าแผ่นแปะสามารถจำลองภาพหัวใจ ระบบทางเดินอาหาร กะบังลม และปอดระหว่างทำกิจกรรมต่างๆ เช่น วิ่งจ๊อกกิ้งหรือดื่มของเหลว
อัลตราซาวนด์เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์ แต่ก็มีข้อจำกัด การถ่ายภาพด้วยอัลตราโซนิกใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่และพิเศษ และต้องใช้เครื่องตรวจคลื่นเสียงที่ผ่านการฝึกอบรมมาวางตำแหน่งทรานสดิวเซอร์บนร่างกายของผู้ป่วย โดยทั่วไปจะจำกัดการใช้งานไว้ที่เซสชันแบบคงที่สั้นๆ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพัฒนาที่สำคัญในอุปกรณ์สวมใส่สำหรับการตรวจสอบทางการแพทย์อย่างต่อเนื่องและไม่รุกราน ในขณะที่อุปกรณ์ดังกล่าวประสบความสำเร็จในการวัดข้อมูลทางสรีรวิทยาเช่น จังหวะการเต้นของหัวใจ และ กิจกรรมไฟฟ้าและ สารเมตาโบไลต์และอิเล็กโทรไลต์ ในเหงื่อจากผิวหนัง การถ่ายภาพระดับทางคลินิกของอวัยวะภายในได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นสิ่งที่ท้าทาย
"เครื่องมือถ่ายภาพอัลตราซาวนด์ที่สวมใส่ได้จะมีศักยภาพอย่างมากในอนาคตของการวินิจฉัยทางคลินิก" ผู้เขียนคนแรกอธิบาย ฉงเหอ หวังนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ MIT “อย่างไรก็ตาม ความละเอียดและระยะเวลาในการถ่ายภาพของแผ่นอัลตราซาวนด์ที่มีอยู่นั้นค่อนข้างต่ำ และไม่สามารถถ่ายภาพอวัยวะส่วนลึกได้”
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ที่สวมใส่ได้ก่อนหน้านี้มักจะใช้อาร์เรย์ทรานสดิวเซอร์แบบยืดได้ แม้ว่าสิ่งเหล่านี้อาจทำให้ผิวหนังเสียรูปได้ แต่ความยืดหยุ่นนี้ทำให้ทรานสดิวเซอร์เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน ทำให้คุณภาพของภาพลดลง วัสดุพิมพ์ที่ยืดหยุ่นยังจำกัดความหนาแน่นของทรานสดิวเซอร์ในอาร์เรย์ ซึ่งส่งผลต่อความละเอียดของภาพ นอกจากนี้ยังมีปัญหาเกี่ยวกับกาวที่ติดอยู่กับผิวหนังและทำให้สัญญาณอัลตราซาวนด์ลดลง
อุปกรณ์ใหม่ที่พัฒนาโดย Wang และเพื่อนร่วมงานประกอบด้วยโพรบอัลตราซาวนด์ที่บางและแข็ง ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งยึดติดกับผิวหนังผ่านไฮบริดไฮโดรเจล-อีลาสโตเมอร์ที่ยืดได้ “การรวมกันนี้ช่วยให้อุปกรณ์ปรับให้เข้ากับผิวหนังในขณะที่รักษาตำแหน่งสัมพัทธ์ของทรานสดิวเซอร์ เพื่อสร้างภาพที่ชัดเจนและแม่นยำยิ่งขึ้น” Wang อธิบาย
ไฮโดรเจลน้ำ 90% ช่วยให้สามารถส่งสัญญาณอะคูสติกคุณภาพสูงไปยังผิวหนังได้ เหมือนกับเจลที่ใช้ในการตรวจอัลตราซาวนด์มาตรฐาน ในขณะที่อีลาสโตเมอร์แบบบาง XNUMX ชนิดที่ห่อหุ้มผิวจะป้องกันไม่ให้ผิวแห้ง เคลือบด้วยกาวชีวภาพเพื่อยึดติดกับโพรบอัลตราซาวนด์และผิวหนังที่แข็ง ความหนารวมของเมมเบรนอีลาสโตเมอร์และกาวชีวภาพน้อยกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นอะคูสติกเพื่อลดผลกระทบต่อการส่งสัญญาณอะคูสติก แผ่นปะทั้งหมดมีขนาดใกล้เคียงกับดวงตราไปรษณียากร
จากการทดสอบต่างๆ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์สวมใส่สามารถรักษาการยึดเกาะที่แข็งแรงกับผิวหนังได้นานกว่า 48 ชั่วโมงและทนต่อแรงดึงสูง พวกเขายังใช้อาสาสมัครที่มีสุขภาพดีเพื่อสาธิตการถ่ายภาพอวัยวะของมนุษย์อย่างต่อเนื่อง 48 ชั่วโมง ใช้อัลตราซาวนด์โพรบที่มีความถี่ต่างกันขึ้นอยู่กับความลึกของอวัยวะที่ถ่ายภาพ
นักวิจัยสามารถถ่ายภาพเส้นเลือดคอและหลอดเลือดแดงที่คอได้อย่างต่อเนื่องในระหว่างการเคลื่อนไหวร่างกายแบบไดนามิก เช่น การหมุนคอ พวกเขาสังเกตเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดที่เปลี่ยนไปเมื่ออาสาสมัครขยับตัวจากการนั่งหรือยืนเป็นการนอน และสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดและความดันในหลอดเลือดแดงขณะที่อาสาสมัครวิ่งเหยาะๆ พวกเขายังถ่ายภาพการทำงานของปอด การเคลื่อนไหวของกะบังลม และห้องทั้งสี่ของหัวใจก่อน ระหว่าง และหลังการออกกำลังกาย เช่น การวิ่งเหยาะๆ และการขี่จักรยาน และสังเกตการเติมและล้างกระเพาะอาหารเมื่ออาสาสมัครดื่มและน้ำผลไม้เคลื่อนผ่านระบบย่อยอาหาร
ชุด exosuit ของหุ่นยนต์ใช้ภาพอัลตราซาวนด์เพื่อให้ความช่วยเหลือในการเดินในแบบของคุณ
ขณะนี้ทีมงานกำลังทำงานเพื่อสร้างสติกเกอร์แบบไร้สายและพัฒนาอัลกอริธึมปัญญาประดิษฐ์เพื่อช่วยตีความภาพ “เราคิดว่าเราน่าจะมีกล่องสติกเกอร์ ซึ่งแต่ละกล่องออกแบบมาเพื่อแสดงตำแหน่งต่างๆ ของร่างกาย” ผู้เขียนอาวุโสกล่าว ซวนเหอ Zhao. “เราเชื่อว่าสิ่งนี้แสดงถึงความก้าวหน้าในด้านอุปกรณ์สวมใส่และการถ่ายภาพทางการแพทย์”
เขียนในที่เกี่ยวข้อง บทความมุมมองPhilip Tan และ Nanshu Lu เตือนว่าแม้จะมีโอกาสที่นำเสนอโดยแพทช์ แต่ก็ยังมีอุปสรรคให้เอาชนะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การรวมวงจรและฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นในการควบคุมทรานสดิวเซอร์ให้เพียงพอสำหรับการสร้างภาพทางการแพทย์ 3 มิติอาจจำกัดความคล่องแคล่วและความคล่องตัว ซึ่งเป็นสิ่งที่การวิจัย "อัลตราซาวนด์บนชิป" สามารถช่วยได้
