Ученые разработали пластырь для лечения самых сложных заболеваний сердца
Новое исследование показало, что портативный ультразвуковой сканер для сердца размером примерно с почтовую марку, который можно носить до 24 часов и который работает даже во время физических упражнений, может однажды помочь врачам выявлять проблемы с сердцем, которые современные медицинские технологии могут не заметить.
IEEE Spectrum сообщает: теперь ученые разработали носимое ультразвуковое устройство, которое может обеспечить безопасную, непрерывную, долгосрочную и высокодетальную визуализацию сердца в режиме реального времени. Они подробно описали свои выводы в Интернете25 января в журнале Nature.
«Потенциальные области применения включают непрерывный мониторинг сердца в повседневной жизни, во время упражнений, во время операций и во многих других случаях», — говорит соавтор исследования Рэй Ву, наноинженер из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Это откроет возможность обнаруживать ранее незаметные симптомы заболевания, выявлять симптомы на самых ранних стадиях и значительно улучшать результаты лечения пациентов».
Новое устройство представляет собой пластырь длиной 1,9 сантиметра, шириной 2,2 сантиметра и толщиной всего 0,9 миллиметра. Он использует массив пьезоэлектрических преобразователей для отправки и приема ультразвуковых волн, чтобы генерировать постоянный поток изображений структуры и функции сердца.
Исследователям удалось получить такие изображения даже во время занятий на велотренажере.
После 24 часов непрерывного ношения не было замечено раздражения кожи или аллергии. «Самый захватывающий результат заключается в том, что наш пластырь хорошо работает, когда человек двигается», — говорит Ву. «Наш пластырь позволяет нам оценивать работу сердца во время упражнений, предоставляя ценную информацию о сердце, когда оно находится в состоянии сильного стресса».
Новый пластырь такой же гибкий, как человеческая кожа.
Он также может растягиваться до 110 процентов своего размера, это означает, что он может выдержать гораздо большую нагрузку, чем обычно испытывает кожа человека. Эти функции помогают ему прилипать к телу, что невозможно с жестким оборудованием, часто используемым для визуализации сердца.
В новом исследовании исследователи сосредоточились на визуализации левого желудочка, самой большой из четырех камер сердца, «которая считается наиболее важной с точки зрения здоровья сердечно-сосудистой системы, поскольку она отвечает за перекачку насыщенной кислородом крови по всему телу», говорит Ву.
Визуализация сердца обычно фокусируется на левом желудочке, но новое устройство может отображать все четыре камеры сердца одновременно, «поэтому в будущих исследованиях можно будет сосредоточиться на других или нескольких камерах», добавляет он.
Кроме того, «сканер можно использовать для визуализации различных других органов, таких как желудок, почки или печень». Традиционная ультразвуковая визуализация сердца постоянно вращает ультразвуковой датчик для анализа сердца в нескольких измерениях.
Чтобы устранить необходимость в этом вращении, массив ультразвуковых датчиков и излучателей в новом устройстве имеет форму креста, так что ультразвуковые волны могут распространяться под прямым углом друг к другу.
Ученые разработали специальную модель искусственного интеллекта с глубоким обучением, которая может анализировать данные с пластыря и автоматически и непрерывно оценивать важные детали, такие как процент крови, выкачиваемой из левого желудочка при каждом сокращении, и объем крови, который перекачивает сердце, с каждым ударом и каждой минутой.
Исследователи отмечают, что корень большинства проблем с сердцем заключается в том, что сердце не перекачивает достаточно крови, проблемы, которые часто проявляются только тогда, когда тело движется.