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FREITAG, 29. Juli 2022 (HealthDay News) – Die Zukunft von Ultraschallbildgebung könnte ein auf der Haut angebrachter Aufkleber sein, der 48 Stunden lang ununterbrochen Bilder übertragen kann.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein briefmarkengroßes Gerät entwickelt, das Live-Bilder mit hoher Auflösung erstellt. Sie berichteten diese Woche über ihre Fortschritte.
„Wir glauben, dass wir eine neue Ära der tragbaren Bildgebung eröffnet haben: Mit ein paar Pflastern auf Ihrem Körper konnten Sie Ihre inneren Organe sehen“, sagte Co-Senior-Studienautor Xuanhe Zhao, Professor für Maschinenbau und Bau- und Umweltingenieurwesen an MIT.
Der Aufkleber – etwa 3/4 Zoll breit und etwa 1/10 Zoll dick – könnte ein Ersatz für sperrig, spezialisiert sein Ultraschall Geräte, die nur in Krankenhäusern und Arztpraxen erhältlich sind, wo Techniker ein Gel auf die Haut auftragen und dann mit einem Stab oder einer Sonde Schallwellen in den Körper leiten.
Das Wellen reflektieren hochauflösende Bilder von großen Blutgefäßen und tieferen Organen wie Herz, Lunge und Magen. Während einige Krankenhäuser bereits Sonden an Roboterarmen befestigt haben, die über einen längeren Zeitraum Bilder liefern können, trocknet das Ultraschallgel mit der Zeit.
Im Moment müssten die Aufkleber noch mit Instrumenten verbunden werden, aber Zhao und andere Forscher arbeiten an einer Möglichkeit, sie drahtlos zu betreiben.
Das eröffnet Patienten die Möglichkeit, sie zu Hause zu tragen oder in der Drogerie zu kaufen. Selbst in ihrer derzeitigen Ausführung könnten sie die Notwendigkeit für einen Techniker beseitigen, eine Sonde für lange Zeit an Ort und Stelle zu halten.
In der Studie hafteten die Pflaster gut auf der Haut und ermöglichten es den Forschern, Bilder aufzunehmen, selbst wenn die Freiwilligen vom Sitzen zum Stehen, Joggen und Radfahren wechselten.
„Wir stellen uns einige Patches vor, die an verschiedenen Stellen des Körpers angebracht werden, und die Patches würden mit Ihrem Mobiltelefon kommunizieren, wo KI-Algorithmen die Bilder bei Bedarf analysieren würden“, erklärte Zhao in einer Pressemitteilung des MIT.
Ein anderer getesteter Ansatz – dehnbare Ultraschallsonden – lieferte Bilder mit schlechter Auflösung.
„[A] Tragbare Ultraschall-Bildgebungsgeräte hätten ein enormes Potenzial für die Zukunft der klinischen Diagnose. Die Auflösung und Bildgebungsdauer bestehender Ultraschallpatches ist jedoch relativ gering, und sie können keine tiefen Organe abbilden“, sagte Co-Hauptautor Chonghe Wang, ein Doktorand, der in Zhaos Labor arbeitet.
Der neue Ultraschallaufkleber des MIT-Teams erzeugt Bilder mit höherer Auflösung, indem eine dehnbare Klebeschicht mit einer starren Anordnung von Wandlern kombiniert wird (sie wandeln Energie von einer Form in eine andere um). In der Mitte befindet sich ein festes Hydrogel, das Schallwellen überträgt. Die Klebeschicht besteht aus zwei dünnen Elastomerschichten.
„Das Elastomer verhindert die Austrocknung des Hydrogels“, erklärte Co-Hauptautor Xiaoyu Chen. „Nur wenn das Hydrogel stark hydratisiert ist, können akustische Wellen effektiv eindringen und hochauflösende Bilder der inneren Organe liefern.“
Gesunde Freiwillige trugen die Aufkleber an verschiedenen Stellen, darunter Hals, Brust, Bauch und Arme. Die Aufkleber erzeugten bis zu 48 Stunden lang klare Bilder der darunter liegenden Strukturen, einschließlich des sich ändernden Durchmessers der großen Blutgefäße. Sie blieben verbunden, während Freiwillige saßen, standen, joggten, Rad fuhren und Gewichte hoben.
Sie zeigten, wie das Herz seine Form ändert, wenn es sich während des Trainings anstrengt, und wie der Magen anschwillt und dann schrumpft, wenn Freiwillige Saft tranken und dann ausschieden. Die Forscher konnten auch Anzeichen vorübergehender Mikroschäden in den Muskeln erkennen, wenn Freiwillige Gewichte hoben.
„Mit der Bildgebung können wir möglicherweise den Moment in einem Training vor einer Überbeanspruchung festhalten und aufhören, bevor die Muskeln schmerzen“, sagte Chen. „Wir wissen noch nicht, wann dieser Moment sein könnte, aber jetzt können wir Bilddaten liefern, die Experten interpretieren können.“
Neben der Arbeit an der drahtlosen Technologie für die Aufkleber entwickelt das Team Softwarealgorithmen auf Basis künstlicher Intelligenz, die die Ultraschallbilder besser interpretieren können.
Zhao glaubt, dass Patienten eines Tages Aufkleber kaufen können, mit denen innere Organe, das Fortschreiten von Tumoren und die Entwicklung von Föten im Mutterleib überwacht werden könnten.
„Wir stellen uns vor, wir könnten eine Schachtel mit Aufklebern haben, von denen jeder so gestaltet ist, dass er eine andere Stelle des Körpers abbildet“, sagte Zhao. „Wir glauben, dass dies einen Durchbruch bei tragbaren Geräten und medizinischer Bildgebung darstellt.“
Die Ergebnisse wurden am 28. Juli veröffentlicht Wissenschaft.
Mehr Informationen
Das National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering hat mehr zu bieten Ultraschall.
QUELLE: Massachusetts Institute of Technology, Pressemitteilung, 28. Juli 2022
Von Cara Murez HealthDay-Reporterin
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