מהנדסים מפתחים מדבקות שיכולות לראות את הגוף: דבקים חדשים בגודל בול אולטרסאונד מייצרים תמונות ברורות של לב, ריאות ואיברים פנימיים אחרים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


הדמיית אולטרסאונד היא חלון בטוח ולא פולשני לפעילות הגוף, המספק לרופאים תמונות חיות של האיברים הפנימיים של המטופל. כדי ללכוד את התמונות הללו, טכנאים מיומנים מבצעים מניפולציות על שרביטים ובדיקות אולטרסאונד כדי לכוון גלי קול לתוך הגוף. גלים אלה משקפים בחזרה החוצה כדי לייצר תמונות ברזולוציה גבוהה של הלב, הריאות ואיברים עמוקים אחרים של המטופל.

כיום, הדמיית אולטרסאונד דורשת ציוד מגושם ומיוחד הזמין רק בבתי חולים ובמשרדי רופא. אבל עיצוב חדש של מהנדסי MIT עשוי להפוך את הטכנולוגיה לבישה ונגישה כמו רכישת פלסטרים בבית המרקחת.

בעיתון המופיע היום ב מַדָעהמהנדסים מציגים את העיצוב למדבקת אולטרסאונד חדשה – מכשיר בגודל בול הנדבק לעור ויכול לספק הדמיית אולטרסאונד רציפה של איברים פנימיים למשך 48 שעות.

החוקרים הדביקו את המדבקות על מתנדבים והראו שהמכשירים הפיקו תמונות חיות ברזולוציה גבוהה של כלי דם מרכזיים ואיברים עמוקים יותר כמו הלב, הריאות והקיבה. המדבקות שמרו על הידבקות חזקה ותפסו שינויים באיברים הבסיסיים כשהמתנדבים ביצעו פעילויות שונות, כולל ישיבה, עמידה, ריצה ורכיבה על אופניים.

העיצוב הנוכחי מחייב חיבור המדבקות למכשירים המתרגמים את גלי הקול המוחזרים לתמונות. החוקרים מציינים כי אפילו במתכונתם הנוכחית, למדבקות יכולות להיות יישומים מיידיים: למשל, המכשירים יכולים להיות מיושמים על חולים בבית החולים, בדומה למדבקות א.ק.ג. לניטור לב, ויכולים לצלם באופן רציף איברים פנימיים ללא צורך בטכנאי. להחזיק בדיקה במקום לפרקי זמן ארוכים.

אם ניתן לגרום למכשירים לפעול בצורה אלחוטית – מטרה שהצוות עובד לקראתו – ניתן יהיה להפוך את מדבקות האולטרסאונד למוצרי הדמיה לבישים שהמטופלים יכולים לקחת הביתה ממשרד רופא או אפילו לקנות בבית מרקחת.

"אנו מדמיינים כמה טלאים מודבקים למיקומים שונים בגוף, והטלאים יתקשרו עם הטלפון הסלולרי שלך, שם אלגוריתמי בינה מלאכותית ינתחו את התמונות לפי דרישה", אומר המחבר הבכיר של המחקר, שואנה ז'או, פרופסור להנדסת מכונות ואזרחית. הנדסת סביבה ב-MIT. "אנחנו מאמינים שפתחנו עידן חדש של הדמיה לבישה: עם כמה טלאים על הגוף, יכולת לראות את האיברים הפנימיים שלך."

המחקר כולל גם את המחברים הראשיים Chonghe Wang ו- Xiaoyu Chen, ואת המחברים השותפים ליו וואנג, Mitsutoshi Makihata וטאו ג'או ב-MIT, יחד עם Hsiao-Chuan Liu ממרפאת Mayo ברוצ'סטר, מינסוטה.

נושא דביק

כדי לצלם באולטרסאונד, טכנאי מורח תחילה ג'ל נוזלי על עור המטופל, הפועל להעברת גלי אולטרסאונד. לאחר מכן נלחצת בדיקה, או מתמר, כנגד הג'ל, ושולחת גלי קול לתוך הגוף המהדהדים ממבנים פנימיים ובחזרה אל הגשש, שם האותות הדהוד מתורגמים לתמונות חזותיות.

עבור מטופלים הזקוקים לתקופות ארוכות של הדמיה, חלק מבתי חולים מציעים בדיקות המחוברות לזרועות רובוטיות שיכולות להחזיק מתמר במקום מבלי להתעייף, אך ג'ל האולטרסאונד הנוזלי זורם ומתייבש עם הזמן, ומפריע להדמיה ארוכת טווח.

בשנים האחרונות, חוקרים בחנו עיצובים עבור בדיקות אולטרסאונד ניתנות למתיחה שיספקו הדמיה ניידת בפרופיל נמוך של איברים פנימיים. עיצובים אלה העניקו מערך גמיש של מתמרי אולטרסאונד זעירים, הרעיון הוא שמכשיר כזה יימתח ויתאים לגוף המטופל.

אבל העיצובים הניסיוניים הללו יצרו תמונות ברזולוציה נמוכה, בין היתר בשל המתיחה שלהן: בתנועה עם הגוף, מתמרים משנים את מיקום זה ביחס לזה, ומעוותים את התמונה המתקבלת.

"לכלי הדמיית אולטרסאונד לביש יהיה פוטנציאל עצום בעתיד האבחון הקליני. עם זאת, הרזולוציה ומשך ההדמיה של מדבקות אולטרסאונד קיימות נמוכים יחסית, והם לא יכולים לצלם איברים עמוקים", אומר Chonghe Wang, שהוא סטודנט לתואר שני ב-MIT.

מבט מבפנים

מדבקת האולטרסאונד החדשה של צוות MIT מייצרת תמונות ברזולוציה גבוהה יותר לאורך זמן ארוך יותר על ידי התאמה של שכבת דבק נמתחת עם מערך קשיח של מתמרים. "שילוב זה מאפשר למכשיר להתאים לעור תוך שמירה על המיקום היחסי של המתמרים כדי ליצור תמונות ברורות ומדויקות יותר". אומר וואנג.

שכבת ההדבקה של המכשיר עשויה משתי שכבות דקות של אלסטומר אשר עוטפות שכבה אמצעית של הידרוג'ל מוצק, חומר על בסיס מים ברובו המעביר גלי קול בקלות. בניגוד לג'לים אולטרסאונד מסורתיים, ההידרוג'ל של צוות MIT הוא אלסטי ונמתח.

"האלסטומר מונע התייבשות של הידרוג'ל", אומר חן, פוסט דוקטורט ב-MIT. "רק כאשר ההידרוג'ל הוא מאוד לחות, גלים אקוסטיים יכולים לחדור ביעילות ולתת הדמיה ברזולוציה גבוהה של איברים פנימיים."

שכבת האלסטומר התחתונה נועדה להיצמד לעור, בעוד השכבה העליונה נצמדת למערך נוקשה של מתמרים שגם הצוות עיצב ויצר. מדבקת האולטרסאונד כולה בגודל של כ-2 סנטימטר רבועים לרוחבה, ועובי 3 מילימטרים – בערך השטח של בול דואר.

החוקרים העבירו את מדבקת האולטרסאונד באמצעות סוללת בדיקות עם מתנדבים בריאים, שענדו את המדבקות על חלקים שונים בגופם, כולל הצוואר, החזה, הבטן והזרועות. המדבקות נשארו מחוברות לעור שלהן, והניבו תמונות ברורות של מבנים בסיסיים למשך עד 48 שעות. במהלך תקופה זו, המתנדבים ביצעו מגוון פעילויות במעבדה, מישיבה ועמידה, ועד ריצה, רכיבה על אופניים והרמת משקולות.

מתמונות המדבקות, הצוות הצליח לראות את הקוטר המשתנה של כלי הדם העיקריים בישיבה לעומת עמידה. המדבקות גם לכדו פרטים של איברים עמוקים יותר, כמו איך הלב משנה את צורתו בזמן שהוא מתאמץ במהלך האימון. החוקרים יכלו גם לראות את הבטן מתרחבת, ואז מתכווצת כשהמתנדבים שתו ואז העבירו מאוחר יותר מיץ מהמערכת שלהם. וכשכמה מתנדבים הרימו משקולות, הצוות יכול לזהות דפוסים בהירים בשרירים הבסיסיים, מה שמסמן מיקרו נזק זמני.

"עם הדמיה, אולי נוכל לתפוס את הרגע באימון לפני שימוש יתר, ולעצור לפני שהשרירים יכאבו", אומר חן. "אנחנו עדיין לא יודעים מתי יכול להיות הרגע הזה, אבל עכשיו אנחנו יכולים לספק נתוני הדמיה שמומחים יכולים לפרש."

הצוות פועל כדי שהמדבקות יפעלו באופן אלחוטי. הם גם מפתחים אלגוריתמי תוכנה המבוססים על בינה מלאכותית שיכולים לפרש ולאבחן טוב יותר את תמונות המדבקות. לאחר מכן, Zhao רואה בעיני רוחה מדבקות אולטרסאונד ניתנות לאריזה ולרכישה על ידי מטופלים וצרכנים, ולהשתמש בהן לא רק לניטור איברים פנימיים שונים, אלא גם על התקדמות הגידולים, כמו גם התפתחות עוברים ברחם.

"אנחנו מדמיינים שנוכל לקבל קופסה של מדבקות, שכל אחת מהן נועדה לדמיין מיקום אחר של הגוף", אומר ג'או. "אנחנו מאמינים שזה מייצג פריצת דרך במכשירים לבישים והדמיה רפואית."

מחקר זה מומן, בחלקו, על ידי MIT, הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים בהגנה, הקרן הלאומית למדע, המכונים הלאומיים לבריאות ומשרד המחקר של צבא ארה"ב באמצעות המכון לננו-טכנולוגיות חייל ב-MIT.

וִידֵאוֹ: https://youtu.be/Kn2J8W4csNc



קישור לכתבת המקור – 2022-07-28 21:29:25

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר