Η απεικόνιση με υπερήχους είναι ένα ασφαλές και μη επεμβατική απεικονιση των λειτουργιών του σώματος, παρέχοντας στους κλινικούς ιατρούς ζωντανές εικόνες των εσωτερικών οργάνων του ασθενούς. Για να τραβήξουν αυτές τις εικόνες, τεχνικοί χειρίζονται μηχανήματα με υπερήχους τα οποία κατευθύνουν τα ηχητικά κύματα στο σώμα. Αυτά τα κύματα αντανακλούν προς τα πίσω για να παράγουν εικόνες υψηλής ανάλυσης της καρδιάς, των πνευμόνων και άλλων οργάνων ενός ασθενούς.
Επί του παρόντος, η απεικόνιση με υπερήχους απαιτεί ογκώδη και εξειδικευμένο εξοπλισμό που διατίθεται μόνο σε νοσοκομεία και ιατρεία. Αλλά ένας νέο αυτοκόλλητο που σχεδιάσαν μηχανικοί του MIT μπορεί να κάνει την απεικόνιση προσβάσιμη με την αγορά ενός απλού μηχανήματος από το φαρμακείο.
Σε ένα άρθρο στο Science, οι μηχανικοί του ΜΙΤ παρουσιάζουν το σχέδιο ενός νέου αυτοκόλλητου υπερήχων - μια συσκευή μεγέθους σφραγίδας που κολλάει στο δέρμα και μπορεί να παρέχει συνεχή υπερηχογραφική απεικόνιση εσωτερικών οργάνων για 48 ώρες.
Οι ερευνητές εφάρμοσαν τα αυτοκόλλητα σε εθελοντές και έδειξαν ότι οι συσκευές παρήγαγαν ζωντανές, υψηλής ανάλυσης εικόνες μεγάλων αιμοφόρων αγγείων και οργάνων όπως η καρδιά, οι πνεύμονες και το στομάχι. Τα αυτοκόλλητα διατήρησαν ισχυρή πρόσφυση και κατέγραψαν αλλαγές στα όργανα καθώς οι εθελοντές εκτελούσαν διάφορες δραστηριότητες, όπως ορθοστασία, τζόκινγκ και ποδηλασία.
Ο τρέχων σχεδιασμός απαιτεί τη σύνδεση των αυτοκόλλητων με όργανα που μεταφράζουν τα ανακλώμενα ηχητικά κύματα σε εικόνες. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι ακόμη και στην τρέχουσα μορφή τους, τα αυτοκόλλητα θα μπορούσαν να έχουν άμεση εφαρμογή: Για παράδειγμα, οι συσκευές θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε ασθενείς στο νοσοκομείο, παρόμοια με αυτοκόλλητα EKG για παρακολούθηση της καρδιάς και θα μπορούσαν να απεικονίζουν συνεχώς εσωτερικά όργανα χωρίς να απαιτείται τεχνικός να κρατήσει έναν καθετήρα στη θέση του για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Εάν οι συσκευές μπορούν να λειτουργήσουν ασύρματα - ένας στόχος προς τον οποίο εργάζεται αυτή τη στιγμή η ομάδα - τα αυτοκόλλητα υπερήχων θα μπορούσαν να μετατραπούν σε φορητά προϊόντα απεικόνισης που οι ασθενείς θα μπορούσαν να πάρουν σπίτι από το ιατρείο ή ακόμα και να αγοράσουν από ένα φαρμακείο.
«Οραματιζόμαστε μερικά αυτοκόλλητα που θα προσκολλώνται σε διαφορετικές θέσεις στο σώμα. Αυτά τα αυτοκόλλητα θα επικοινωνούν με το κινητό μας. Στη συνέχεια οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης θα αναλύουν τις εικόνες κατά παραγγελία», λέει ο συγγραφέας της μελέτης, Γιάνχε Ζάο, καθηγητής μηχανολογίας και πολιτικής και περιβαλλοντική μηχανικής στο MIT. «Πιστεύουμε ότι βρισκόμαστε σε μια νέα εποχή φορητής απεικόνισης: Με μερικά αυτοκόλλητα στο σώμα σας, θα μπορούσαμε να δείτε τα εσωτερικά σας όργανα».
Το νέο αυτοκόλλητο υπερήχων της ομάδας MIT παράγει εικόνες υψηλότερης ανάλυσης για μεγαλύτερη διάρκεια, συνδυάζοντας ένα ελαστικό αυτοκόλλητο στρώμα με μια άκαμπτη σειρά μορφοτροπέων. «Αυτός ο συνδυασμός επιτρέπει στη συσκευή να προσαρμόζεται στο δέρμα, διατηρώντας παράλληλα τη σχετική θέση των μορφοτροπέων για τη δημιουργία καθαρότερων και ακριβέστερων εικόνων.» λέει ο Ζάο.
Οι ερευνητές διεξήγαγαν τεστ του αυτοκόλλητου υπερήχων μέσω μιας σειράς δοκιμών με υγιείς εθελοντές, οι οποίοι φορούσαν τα αυτοκόλλητα σε διάφορα μέρη του σώματός τους, συμπεριλαμβανομένου του λαιμού, του στήθους, της κοιλιάς και των χεριών. Τα αυτοκόλλητα έμειναν κολλημένα στο δέρμα τους και παρήγαγαν καθαρές εικόνες των υποκείμενων δομών για έως και 48 ώρες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι εθελοντές πραγματοποίησαν ποικίλες δραστηριότητες στο εργαστήριο.
Από τις εικόνες των αυτοκόλλητων, η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει τη μεταβαλλόμενη διάμετρο των κύριων αιμοφόρων αγγείων των εθελοντών όταν καθόταν και όταν ήταν σε όρθια στάση. Τα αυτοκόλλητα απαθανάτιζαν επίσης λεπτομέρειες άλλων οργάνων, όπως το πώς αλλάζει σχήμα η καρδιά κατά τη διάρκεια της άσκησης των εθελοντών. Οι ερευνητές μπόρεσαν επίσης να παρακολουθήσουν το στομάχι.
«Φανταζόμαστε ότι θα μπορούσαμε να έχουμε ένα κουτί με αυτοκόλλητα, το καθένα σχεδιασμένο να απεικονίζει μια διαφορετική θέση του σώματος», λέει ο Ζάο. «Πιστεύουμε ότι αυτό θα είναι μια σημαντική ανακάλυψη στις φορητές συσκευές και την ιατρική απεικόνιση».
Αυτή η έρευνα χρηματοδοτήθηκε, εν μέρει, από το MIT, το Defense Advanced Research Projects Agency, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας και το Γραφείο Ερευνών του Στρατού των ΗΠΑ μέσω του Ινστιτούτου Νανοτεχνολογιών Στρατιωτών στο MIT.
Πηγή: MITNews