Бездротовий ультразвуковий монітор готовий до тренування – Physics World

Дослідники в США розробили ультразвуковий перетворювач, який передає інформацію по бездротовому зв’язку та може зручно носити на шкірі, подолавши два основні недоліки попередніх пристроїв. Розроблено Муянг Лін, Шен Сю і колег з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (UCSD), новий датчик можна використовувати для моніторингу пацієнтів із серйозними серцево-судинними захворюваннями, а також для допомоги спортсменам у відстеженні їх тренувань.

Ультразвукові перетворювачі передають високочастотні звукові хвилі в тіло, а потім виявляють хвилі, відбиті від тканин, які мають різну щільність і акустичні властивості. Протягом останніх кількох десятиліть удосконалення конструкції датчиків і схем у поєднанні з кращими алгоритмами обробки ультразвукових сигналів дозволило створити перетворювачі, які можуть відповідати складкам шкіри людини. Це дозволило пристроям безперервно вимірювати ультразвукові сигнали, що особливо корисно для моніторингу пульсації вен і артерій.

Дослідники в лабораторії Сюй мали раніше розроблені переносні ультразвукові зонди який міг би контролювати кілька фізіологічних параметрів глибоких тканин, включаючи артеріальний тиск, кровотік і навіть візуалізацію серця. Незважаючи на це, технологія мала деякі недоліки. «Ці носимі зонди під’єднані до громіздкої машини для живлення та збору даних, і змінюватимуться у відносному положенні під час руху людини, змушуючи їх втрачати ціль», — пояснює Лін, аспірант з наноінженерії в UCSD та провідний автор папір в Природа Біотехнологія на пристрої.

Через ці недоліки попередні безперервні ультразвукові датчики могли серйозно перешкоджати мобільності користувача. Вони також вимагали частого переналагодження, коли користувачі пересувалися.

УЗД без прив'язки

Щоб вирішити ці проблеми, команда UCSD розробила новий пристрій на основі мініатюрної гнучкої схеми керування, яка взаємодіє з масивом перетворювачів. Цей пристрій збирає ультразвукові сигнали, але не обробляє їх безпосередньо. Натомість він передає їх бездротовим способом на комп’ютер або смартфон, який обробляє їх за допомогою машинного навчання.

«Ми розробили алгоритм для автоматичного аналізу сигналу та вибору каналу, який має найкращий сигнал для рухомої цільової тканини», — пояснює Лін. «Тому сигнали від цільової тканини безперервні, навіть під час руху людини».

Дослідники перевірили цю здатність, використовуючи пристрій для відстеження положення сонної артерії людини, спостерігаючи за пульсацією крові всередині. Ця артерія постачає кров до голови та шиї, тому вони навчили алгоритм розпізнавати зміщення, спричинені різними рухами голови суб’єкта.

Незважаючи на те, що команда навчила алгоритм лише на одному суб’єкті, подальший удосконалений алгоритм адаптації дозволив новим користувачам використовувати датчик із мінімальним повторним навчанням. Після тренування пристрій міг виявляти ультразвукові сигнали пульсації сонної артерії на глибині 164 мм під шкірою, навіть коли той, хто його носить, займався спортом.

Багатофункціональний монітор

Сюй та його колеги спочатку мали намір перевірити можливості датчика як вимірювача артеріального тиску. Однак під час своїх експериментів вони виявили, що він також може контролювати інші важливі параметри, включаючи жорсткість артерій, об’єм крові, що викачується серцем, і кількість повітря, яке видихає той, хто його носить.

Носимий ультразвуковий датчик забезпечує безперервне зображення серця

Зрештою, дослідники передбачають, що їх дизайн може відкрити широкий спектр можливостей для безперервного ультразвукового моніторингу. «Використовуючи переносну ультразвукову технологію, ми можемо від’єднати пацієнта від громіздких апаратів і автоматизувати ультразвукові дослідження», — каже Лін. «Фізіологію глибоких тканин можна контролювати в русі, що надає безпрецедентні можливості для медичного ультразвукового дослідження та фізіології фізичних вправ».

Ці можливості можуть кардинально змінити життя пацієнтів із серцево-судинними захворюваннями, каже Лін. «Для груп ризику відхилення від норми артеріального тиску та серцевого викиду в стані спокою або під час фізичного навантаження є ознаками серцевої недостатності», — пояснює він. Але на цьому додатки не закінчуються. «Для здорового населення наш пристрій може вимірювати реакцію серцево-судинної системи на фізичні вправи в режимі реального часу. Таким чином, він може надати уявлення про фактичну інтенсивність тренувань кожної людини, що може керувати формулюванням індивідуальних планів тренувань».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• EVM Фінанси. Уніфікований інтерфейс для децентралізованих фінансів. Доступ тут.
• Quantum Media Group. ІЧ/ПР посилений. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/