Vordende mødre kan snart se babyer vokse i maven på en smartphone.
Frimærkestørrelser er blevet udviklet, der giver billeddannelse af hjertet, lungerne og andre organer.
De vil blive forbundet til din smartphone-enhed – og producere klare og kontinuerlige billeder i 48 timer.
Mens kvinder kunne se deres egne fostre, ville det også forbedre overvågningen af kræftpatienters tumorer.
De har et væld af potentielle applikationer til at fremskynde sygdomsdiagnose og behandling.
“Vi forestiller os, at nogle få plastre klæber til forskellige steder på kroppen, og plastrene ville kommunikere med din mobiltelefon, hvor AI-algoritmer ville analysere billederne efter behov,” sagde studiets seniorforfatter, professor Xuanhe Zhao, en maskiningeniør ved Massachusetts Institute of Technology.
“Vi tror på, at vi har åbnet en ny æra med wearable imaging. Med et par pletter på din krop kunne du se dine indre organer.”
Holdet på den Boston-baserede institution kørte et batteri af tests med raske frivillige, som bar klistermærkerne på forskellige dele af deres krop, inklusive nakke, bryst, mave og arme.
De forblev knyttet til deres hud og tog detaljerede billeder af underliggende strukturer i op til to dage.
I løbet af denne tid udførte deltagerne en række aktiviteter i laboratoriet lige fra siddende og stående til jogging, cykling og løft af vægte.
Billederne afslørede den skiftende diameter af store blodkar, når de sidder i forhold til stående.
De fangede også detaljer om dybere organer, såsom hvordan hjertet ændrer form, når det udøver under træning.
Forskerne var også i stand til at se maven udvide sig, for derefter at skrumpe tilbage, mens frivillige drak og senere gav juice ud af deres system.
Og da nogle løftede vægte, kunne Zhao og kolleger opdage lyse mønstre i underliggende muskler, hvilket signalerede midlertidig mikroskade.
Hovedforfatter Xiaoyu Chen sagde: “Med billeddannelse kan vi muligvis fange øjeblikket i en træning før overbelastning og stoppe, før musklerne bliver ømme.
“Vi ved ikke, hvornår det øjeblik kan være endnu, men nu kan vi levere billeddata, som eksperter kan fortolke.”
Ultralyd er et sikkert og ikke-invasivt vindue ind i kroppens funktion, der giver klinikere levende billeder af en patients organer.
Uddannede teknikere manipulerer tryllestave og sonder for at lede lydbølger ind i kroppen. De reflekterer tilbage for at producere billeder i høj opløsning.
I øjeblikket kræver teknikken omfangsrigt og specialiseret udstyr, der kun er tilgængeligt på hospitaler og lægekontorer.
Det nye design kan revolutionere medicinen ved at gøre systemet lige så bærbart og tilgængeligt som at købe plaster på apoteket.
I øjeblikket kræver det, at klistermærkerne forbindes med instrumenter, der omsætter de reflekterede lydbølger til billeder.
Selv i denne form har de potentielle øjeblikkelige applikationer til hospitalspatienter – svarende til hjertemonitorende elektrokardiogram-klistermærker.
De kunne også kontinuerligt afbilde indre organer uden at kræve en tekniker til at holde en sonde på plads i lange perioder.
Hvis enhederne kan fås til at fungere trådløst – et mål, som teamet i øjeblikket arbejder hen imod – kan de laves om til bærbare billedbehandlingsprodukter, som patienterne kan tage med hjem fra en læges kontor eller endda købe hos apoteket.
For at tage billeder med ultralyd påfører en tekniker først en flydende gel på en patients hud, som virker ved at transmittere ultralydsbølger.
En sonde eller transducer presses derefter mod gelen og sender lydbølger ind i kroppen, der ekkoer fra interne strukturer og tilbage til sonden, hvor de ekkoede signaler omsættes til visuelle billeder.
Til patienter, der har brug for lange perioder med billeddannelse, tilbyder nogle hospitaler prober, der er fastgjort til robotarme, der kan holde en transducer på plads uden at blive træt, men den flydende ultralydsgel flyder væk og tørrer ud over tid, hvilket afbryder langsigtet billeddannelse.
I de seneste år har forskere undersøgt designs til strækbare ultralydsonder, der ville give bærbare, lavprofilbilleder af indre organer.
Disse designs gav et fleksibelt udvalg af bittesmå ultralydstransducere, idet ideen var, at en sådan enhed ville strække sig og tilpasse sig en patients krop.
Men disse eksperimentelle designs har produceret billeder i lav opløsning, delvist på grund af deres strækning.
Når de bevæger sig med kroppen, skifter transducere placering i forhold til hinanden, hvilket forvrænger det resulterende billede.
Gradient fra Massachusetts Institute of Technology og medforfatter Chonghe Wang sagde: “Bærbart ultralydsbilledværktøj ville have et stort potentiale i fremtiden for klinisk diagnose.
“Men opløsningen og billedvarigheden af eksisterende ultralydsplastre er relativt lav, og de kan ikke afbilde dybe organer.”
Ultralydsmærkaten producerer billeder i højere opløsning over en længere varighed ved at parre et strækbart klæbende lag med en stiv række af transducere.
Wang sagde: “Denne kombination gør det muligt for enheden at tilpasse sig huden og samtidig bevare den relative placering af transducere for at generere klarere og mere præcise billeder.”
Den klæbende overflade er lavet af to tynde lag elastomer, der indkapsler et mellemlag af solid hydrogel, et for det meste vandbaseret materiale, der let transmitterer lydbølger. I modsætning til traditionelle ultralydsgeler er den elastisk og elastisk.
Chen sagde: “Elastomeren forhindrer dehydrering af hydrogel. Kun når hydrogelen er meget hydreret, kan akustiske bølger trænge effektivt ind og give højopløsningsbilleder af indre organer.”
Det nederste elastomerlag er designet til at klæbe til huden, mens det øverste lag klæber til en stiv række af transducere, som teamet også har designet og fremstillet.
Holdet udvikler også softwarealgoritmer baseret på kunstig intelligens, der bedre kan fortolke og diagnosticere klistermærkernes billeder.
Zhao sagde, at ultralydsmærkater kunne pakkes og købes af patienter og forbrugere.
De kunne ikke kun bruges til at overvåge forskellige indre organer, men også udviklingen af tumorer – såvel som udviklingen af fostre i livmoderen.
Zhao tilføjede: “Vi forestiller os, at vi kunne have en kasse med klistermærker, hver designet til at afbilde en anden placering af kroppen. Vi mener, at dette repræsenterer et gennembrud inden for bærbare enheder og medicinsk billedbehandling.”
Holdets resultater blev offentliggjort torsdag i Videnskab.
Fremstillet i samarbejde med SWNS.
Posten Vordende mødre kan snart se babyer i livmoderen via smartphone, siger forskere dukkede op først Newsweek.
.
