Plaster USG pozwoli kontrolować zdrowie narządów ciała 24/7

Wyobraź sobie plaster USG, dzięki któremu możesz obserwować pracę serca i płuc, przepływ krwi przez tętnice i ruchy mięśni. Naukowcy twierdzą, że tzw. obrazowanie w czasie rzeczywistym będzie możliwe za ok. 5–10 lat i zrewolucjonizuje diagnozowanie chorób.

USG: dokładne badanie o dużym potencjale

Obecnie stosowane urządzenia ubieralne – jak inteligentne zegarki albo opaski fitness – mierzą podstawowe parametry jak liczba kroków, tętno, temperatura ciała albo EKG, pozwalając lepiej zrozumieć stan zdrowia i zachęcając do zdrowego trybu życia. Mają jednak spore ograniczenie – zbierają dane dostępne jedynie na skórze albo kilka milimetrów pod nią, wykorzystując do tego obarczoną wieloma błędami technologię odbijania światła i analizy widma. Nie są jednak w stanie zajrzeć do wnętrza ciała i zbadać pracy narządów wewnętrznych, jak w przypadku zaawansowanych aparatów medycznych USG. Dzięki nim, lekarz może wykonać szereg badań, w tym m.in. serca i innych narządów wewnętrznych. Choć badanie USG nie jest tak precyzyjne jak rezonans magnetyczny czy badania rentgenowskie, w zupełności wystarczy, aby pozyskać wiele wartościowych danych.

Ultradźwięki działają na zasadzie sonaru wysyłającego fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do wnętrza ciała. Odbijając się od tkanek o różnej gęstości i strukturze, tworzą w czasie rzeczywistym obraz dynamicznych procesów, takich jak bicie serca lub przepływ krwi. Do tego fale ultradźwiękowe są stosunkowo łatwe do wygenerowania, nieinwazyjne i bezpieczne.

Inteligentne zegarki pozwolą monitorować zdrowie narządów

Zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracował mające zaledwie kilka centymetrów urządzenie USG w formie plastra naklejanego na skórę, połączone przewodami z kieszonkową baterią i systemem transmisji danych. System przesyła dane do smartfona lub na komputer, pozwalając uzyskać wysokiej jakości obrazy tkanek.

Według badaczy, miniaturyzacja USG oznaczałaby duży krok do przodu w monitoringu zdrowia w czasie rzeczywistym i profilaktyce. Technologia mogłaby być stosowana m.in. do monitorowania chorych z nadciśnieniem tętniczym, wczesnej diagnostyki niewydolności serca, tętniaków aorty brzusznej i zakrzepicy żył głębokich. Dzięki ciągłym pomiarom, lepiej zrozumiemy złożone procesy fizjologiczne zachodzące w ciele.

Pierwsze ubieralne USG powinno być dostępne na rynku za ok. 5–10 lat – twierdzą naukowcy, powołując się na pierwsze osiągnięcia m.in. w miniaturyzacji. Przykładowo, firma Butterfly Network stworzyła kompaktową platformę ultradźwiękową na chipie dla małego ręcznego urządzenia ultradźwiękowego do użytku klinicznego. Mimo to, do pokonania pozostaje kilka wyzwań jak m.in. poprawa elastyczności i wygody noszenia oraz wydłużenie żywotności baterii.

Plastry USG wspomagane AI

Aby skutecznie przesyłać i odbierać fale dźwiękowe, sonda ultradźwiękowa musi dobrze przylegać do skóry. To dlatego podczas badania USG stosuje się specjalny żel do wypełnienia szczeliny między sondą a skórą. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology stworzyli w tym celu tzw. bio-adhezyjne USG z warstwą wykonaną z hydrożelu i elastomeru. Zapewnia ona solidne i elastyczne połączenie między sondą a skórą, utrzymując dobry interfejs akustyczny dla wysokiej jakości obrazowania.

Dużą nadzieją na szybkie postępy w tej dziedzinie wiąże się ze sztuczną inteligencją. AI może w czasie rzeczywistym interpretować uzyskane dane i ostrzegać o potencjalnych problemach zdrowotnych. Algorytmy AI dla ubieralnych USG będą musiały mieć mechanizm korekty szumów wynikających m.in. z zakłóceń spowodowanych poruszaniem się człowieka podczas noszenia plastrów USG. Ten problem mogą potencjalnie rozwiązać sieci neuronowe i generatywne modele AI poprawiające przejrzystość obrazu. Do tego dochodzi jeszcze problem transmisji dużych ilości danych, co wymaga zastosowania bardzo wydajnych baterii.

Oprócz kwestii technologicznych, ostatnim wyzwaniem może okazać się dopuszczenie ubieralnego USG na rynek. Obecnie nie ma jeszcze standardów i ścieżek regulacyjnych w tym obszarze. Może się okazać, że jak w przypadku większości inteligentnych zegarków, najbezpieczniejszą ścieżką – ale nie pozwalającą na zastosowanie urządzenia do diagnozowania i monitorowania chorób – będzie kwalifikacja jako urządzenie typu fitness. Naukowcy są zgodni, że to już tylko kwestia czasu, aby naklejane na ciało USG zrewolucjonizowało pomiary parametrów zdrowia, pozwalając zrozumieć procesy zachodzące w organizmie człowieka i zapobiegać wielu chorobom.

Czytaj także: Naukowcy stworzyli twarz robota z tkanek skóry człowieka