Инженеры Массачусетского технологического института разработали крошечную наклейку, которая может непрерывно передавать ультразвуковые изображения внутренних органов в течение 48 часов. Это новшество — шаг в будущее, где наклейки смогут по беспроводной связи отслеживать состояние мышц во время тренировок или развитие плода во время беременности. Новое исследование было опубликовано в журнале Science.

Ультразвуковая визуализация, пожалуй, самая безопасная и наиболее часто используемая форма медицинской визуализации. Тем не менее, это по-прежнему требует поездки в кабинет врача и громоздкого оборудования. Каждый, кто проходил УЗИ, знаком со струйкой густого холодного геля на кожу перед применением датчика. Этот гель необходим для того, чтобы ультразвуковые волны четко передавались от датчика к внутренним органам и обратно. Со временем этот гель может высыхать или стекать с кожи, поэтому требуется постоянное повторное нанесение для более длительных ультразвуковых процедур.

Одним из крупнейших нововведений в этой разработке Массачусетского технологического института является создание гидрогеля, заключенного в тонкую эластомерную мембрану. Это создает идеальный эластичный материал, который может крепиться на коже, эффективно пропуская ультразвуковые волны.

«Эластомер предотвращает обезвоживание гидрогеля. Только тогда, когда гидрогель сильно гидратирован, акустические волны могут эффективно проникать и давать изображения внутренних органов с высоким разрешением», — объяснил соавтор Сяоюй Чен.

Другая часть устройства содержит жесткий массив из сотен крошечных ультразвуковых преобразователей. Соавтор Чонхе Ван сказал, что такое сочетание плотного массива датчиков с эластичным гибридом эластомера и гидрогеля позволяет наклейке последовательно отображать внутренние органы в течение длительных периодов времени.

«Эта комбинация позволяет устройству адаптироваться к коже, сохраняя при этом относительное расположение датчиков для создания более четких и точных изображений», — сказал Ван.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science , описывает тестирование устройства в различных приложениях, от бега до поднятия тяжестей. Это продемонстрировало экстраординарный потенциал нового устройства для получения ультразвуковых изображений человеческой деятельности невиданными ранее способами.

Используя устройство, исследователи смогли наблюдать, как желудок расширяется, а затем сжимается, когда доброволец выпивает стакан сока. Другие тесты продемонстрировали, как устройство может контролировать мышцы, когда человек поднимает вес, потенциально информируя владельца, когда он должен прекратить тренировку, прежде чем будет нанесен ущерб.

На данный момент устройство не является беспроводным, но даже в его нынешнем виде исследователи предполагают, что оно может быть использовано в реальном мире. В настоящее время больницы могут использовать его, например, для мониторинга пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями в режиме реального времени.

Но будущий потенциал такого устройства более захватывающий. В настоящее время команда работает над тем, чтобы устройство работало по беспроводной сети, чтобы оно могло гипотетически связываться с приложением для смартфона. Ультразвуковые наклейки могут быть изготовлены для любого количества применений, от отслеживания упражнений до долгосрочного мониторинга подозрительных опухолей. Беременность можно было даже отслеживать в режиме реального времени из дома.