Giyilebilir bir ultrason cihazı, hastalar günlük yaşamlarını sürdürürken iç organların 48 saat boyunca sürekli olarak görüntülenmesini sağlayabilir. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) yönetilen bir ekip tarafından geliştirilen cihaz, yumuşak bir biyo-yapışkan hidrojel-elastomer hibrit yoluyla cilde yapışan sert bir piezoelektrik ultrason dizisinden oluşuyor. Bulgularını açıklayan BilimAraştırmacılar, yamanın koşu veya sıvı içme gibi aktiviteler sırasında kalbi, mide-bağırsak sistemini, diyaframı ve akciğerleri görüntüleyebildiğini gösteriyor.
Ultrason, tıbbi görüntüleme için en yaygın kullanılan araçlardan biridir ancak sınırlamaları vardır. Ultrasonik görüntüleme, büyük ve özel ekipman kullanır ve dönüştürücüyü hastanın vücuduna konumlandırmak için eğitimli sonografi uzmanlarını gerektirir. Bu genellikle kullanımını kısa, statik oturumlarla sınırlar.
Son yıllarda sürekli ve invaziv olmayan tıbbi izlemeye yönelik giyilebilir cihazlarda önemli gelişmeler yaşandı. Bu tür cihazlar aşağıdaki gibi fizyolojik verileri başarıyla ölçerken kalp ritmi ve elektriksel aktivite, ve metabolitler ve elektrolitler Deriden gelen terde, iç organların klinik düzeyde görüntülenmesinin zorlu olduğu kanıtlanmıştır.
İlk yazar şöyle açıklıyor: "Giyilebilir bir ultrason görüntüleme aracı, klinik teşhisin geleceğinde büyük bir potansiyele sahip olacaktır." Chonghe WangMIT yüksek lisans öğrencisi. "Ancak mevcut ultrason yamalarının çözünürlüğü ve görüntüleme süresi nispeten düşük ve derin organları görüntüleyemiyor."
Önceki giyilebilir ultrason cihazları, gerilebilir dönüştürücü dizilerine güvenme eğilimindeydi. Bunlar ciltle birlikte deforme olabilse de, bu esneklik dönüştürücülerin birbirine göre hareket etmesine neden olarak görüntü kalitesini düşürür. Esnek alt tabakalar ayrıca dizideki dönüştürücülerin yoğunluğunu da sınırlayarak görüntü çözünürlüğünü etkiler. Ayrıca yapıştırıcıların cilde yapışık kalması ve ultrason sinyalini zayıflatması ile ilgili sorunlar da yaşanmıştır.
Wang ve meslektaşları tarafından geliştirilen yeni cihaz, esnek bir hidrojel-elastomer hibrit yoluyla cilde yapışan, yüksek yoğunluklu bir dizi piezoelektrik elemandan oluşan ince ve sert bir ultrason probu içeriyor. Wang, "Bu kombinasyon, cihazın cilde uyum sağlamasına ve dönüştürücülerin göreceli konumunu koruyarak daha net ve daha kesin görüntüler oluşturmasına olanak tanıyor" diye açıklıyor.
%90 su içeren hidrojel, standart ultrason muayenesinde kullanılan jellere benzer şekilde cilde yüksek kalitede akustik iletim sağlarken, onu çevreleyen iki ince elastomer kurumasını önler. Sert ultrason probuna ve cilde yapıştırılması için biyo-yapışkanla kaplanmış olan elastomer membranın ve biyo-yapışkanın toplam kalınlığı, akustik iletim üzerindeki etkisini en aza indirmek için akustik dalga boyunun dörtte birinden azdır. Tüm yamanın boyutu posta puluna benzer.
Çeşitli testler kullanan araştırmacılar, giyilebilir cihazın 48 saatten fazla bir süre boyunca cilde güçlü bir yapışmayı koruyabildiğini ve yüksek çekme kuvvetlerine dayanabildiğini gösterdi. Ayrıca insan organlarının 48 saat boyunca sürekli görüntülendiğini göstermek için sağlıklı gönüllülerden yararlandılar. Görüntülenen organların derinliğine bağlı olarak farklı frekanslardaki ultrason probları kullanıldı.
Araştırmacılar, boyun rotasyonları gibi dinamik vücut hareketleri sırasında boyundaki şah damarını ve şah damarını sürekli olarak görüntüleyebildiler. Gönüllüler oturma veya ayakta durma pozisyonundan yatma pozisyonuna geçtiklerinde damar çapının değiştiğini gözlemlediler ve gönüllüler koşarken arterdeki kan akışındaki ve arterdeki basınçtaki değişiklikleri ölçebildiler. Ayrıca koşu ve bisiklete binme gibi egzersizlerden önce, sırasında ve sonrasında akciğer fonksiyonunu, diyafram hareketini ve kalbin dört odasını görüntülediler; ve gönüllüler içerken midenin dolduğunu ve boşaldığını ve meyve suyunun sindirim sistemlerinde hareket ettiğini gözlemledi.
Robotik exosuit, kişiselleştirilmiş yürüme yardımı sağlamak için ultrason görüntülemeyi kullanıyor
Ekip şimdi çıkartmaları kablosuz hale getirmek için çalışıyor ve görüntülerin yorumlanmasına yardımcı olacak yapay zeka algoritmaları geliştiriyor. Kıdemli yazar, "Her biri vücudun farklı bir yerini gösterecek şekilde tasarlanmış bir kutu çıkartmaya sahip olabileceğimizi hayal ediyoruz" diyor Xuanhezhao. "Bunun giyilebilir cihazlar ve tıbbi görüntülemede bir atılımı temsil ettiğine inanıyoruz."
İlişkili bir şekilde yazma perspektif makalePhilip Tan ve Nanshu Lu, yamanın sunduğu fırsatlara rağmen aşılması gereken engeller olduğu konusunda uyarıyor. Özellikle, 3 boyutlu tıbbi görüntüleme için yeterli dönüştürücüyü kontrol etmek için gereken kapsamlı devre ve donanımı birleştirmek, manevra kabiliyetini ve hareketliliği sınırlayabilir; bu, "çip üzerinde ultrason" araştırmasının yardımcı olabileceği bir şeydir.
