Измерить жесткость тканей под кожей с помощью носимого устройства

Американские ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали носимый ультразвуковой патч, предназначенный для получения информации о жесткости тканей, расположенных на глубине до 4 см под поверхностью кожи. Патч состоит из гибкой решетки 16 x 16 с производящими ультразвук элементами. Он содержит композитный слой из эпоксидной смолы с серебром, который предназначен для поглощения чрезмерных вибраций. Устройство может предоставлять данные о жесткости тканей, что может быть полезно в широком спектре медицинских сценариев, включая мониторинг цирроза печени, прогрессирования рака, спортивных травм и ишемии миокарда. Эта разработка является частью новой волны технологий для носимых устройств, которые позволят проводить непрерывный ультразвуковой мониторинг в движении.

Университетские ученые описали свое исследование в статье, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering.

Традиционные ультразвуковые технологии имеют долгую историю использования в медицинском мониторинге, но обычно для этого пациенту необходимо посетить клинику, посидеть с опытным специалистом, пройти сканирование, а затем записаться на повторное обследование через некоторое время. Этот процесс неудобен и позволяет получить только один снимок клинической ситуации во времени при каждом сканировании.

"Носимый ультразвук" должен изменить ситуацию, и мы уже рассказывали (например, здесь и здесь) о нескольких подобных устройствах. Это новейшее устройство может получать изображения тканей, находящихся на значительной глубине (по крайней мере, для крошечного носимого патча) — до 4 см, что позволяет проводить мониторинг тканей в различных клинических сценариях.

Параметры устройства:

• Размеры: приблизительно 23 мм x 20 мм x 0,8 мм
• Растяжимость при двухосном растяжении: 40%.
• Глубина проникновения: более 4 см
• Наибольшее соотношение сигнал/шум: 28,4 дБ
• Пространственное разрешение: 0,5 мм
• Контрастное разрешение: 1,74 дБ

Ключевым преимуществом устройства является его способность картировать механические свойства нижележащих тканей. Это имеет множество применений, поскольку многие медицинские состояния могут привести к изменению жесткости тканей. К ним относятся увеличение опухолей, травмы мышц, сухожилий и связок, цирроз печени и фиброз, а также изменения жесткости стенок артерий, приводящие к ишемии миокарда. Постоянный мониторинг жесткости в этих тканях может позволить врачам оценивать прогрессирование или ремиссию заболевания, не требуя от пациентов личного посещения врача для многочисленных обследований. 

"Мы изобрели носимое устройство, которое может часто оценивать жесткость человеческих тканей, — говорит Хунцзе Ху, участвующий в проекте. — В частности, мы интегрировали массив ультразвуковых элементов в матрицу из мягкого эластомера и использовали волнистые змеевидные растягивающиеся электроды для соединения этих элементов, что позволило устройству прилегать к коже человека для серийной оценки жесткости тканей".