Носимый ультразвуковой сенсор для визуализации и диагностики сердца на ходу
Специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) разработали носимое ультразвуковое устройство, которое может оценивать структуру и функцию человеческого сердца. Портативное устройство размером примерно с почтовую марку можно носить до 24 часов, и оно работает даже при интенсивных физических нагрузках.
Цель состоит в том, чтобы сделать ультразвук более доступным для большего числа людей. В настоящее время эхокардиограммы — ультразвуковые исследования сердца — требуют высококвалифицированных специалистов и громоздких приборов.
Благодаря специальным алгоритмам искусственного интеллекта устройство способно измерять количество крови, перекачиваемой сердцем. Это важно, потому что сердце, перекачивающее недостаточно крови, является первопричиной большинства сердечно-сосудистых заболеваний. А проблемы с работой сердца часто проявляются только тогда, когда тело находится в движении.
Работа была опубликована в журнале Nature.
Кардиологическая визуализация является важным клиническим инструментом для оценки долгосрочного здоровья сердца, выявления проблем по мере их возникновения и ухода за тяжелобольными пациентами. Новый носимый неинвазивный кардиомонитор позволяет в режиме реального времени получать автоматизированную информацию о трудноуловимой насосной активности сердца — даже когда человек занимается спортом.
Система использует ультразвук для непрерывного получения изображений четырех камер сердца под разными углами и анализирует клинически значимую часть изображений в режиме реального времени с помощью специально разработанной технологии искусственного интеллекта.
Для сравнения, существующие неинвазивные методы имеют ограниченные возможности выборки и предоставляют относительно небольшое количество данных. Носимая технология, разработанная университетской командой, позволяет проводить безопасную, неинвазивную и высококачественную кардиологическую визуализацию, получая изображения с высоким пространственным и временным разрешением, а также высококачественной контрастностью. Она также минимизирует дискомфорт пациента и преодолевает некоторые ограничения неинвазивных технологий, таких как компьютерная томография (КТ) и ПЭТ), которые могут подвергать пациентов облучению.
Новая система собирает информацию через носимый патч, такой же мягкий, как человеческая кожа. Он имеет размеры 1,9 см х 2,2 см х 0,09 см, что примерно соответствует размеру стандартной почтовой марки. Он посылает и принимает ультразвуковые волны, которые используются для создания постоянного потока изображений структуры сердца в режиме реального времени. Этот ультразвуковой патч мягкий и растяжимый, он хорошо прилипает к коже человека даже во время физических нагрузок.
Система может исследовать левый желудочек сердца в отдельных двухплоскостных видах с помощью ультразвука, генерируя более полезные с клинической точки зрения изображения, чем те, которые были доступны ранее. В качестве практического примера команда продемонстрировала визуализацию сердца во время физических упражнений, что невозможно делать с помощью жесткого и громоздкого оборудования, используемого в клинических условиях.
Работа сердца характеризуется тремя факторами: ударным объемом (объем крови, выкачиваемый сердцем за каждый удар), фракцией выброса (процент крови, выкачиваемой левым желудочком сердца за каждый удар) и сердечным выбросом (объем крови, который сердце выкачивает каждую минуту). Модель глубокого обучения, используемая в системе, автоматически сегментирует форму левого желудочка из непрерывной записи изображения, извлекает его объем кадр за кадром и выдает формы волны для измерения ударного объема, сердечного выброса и фракции выброса.
