Φορετή συσκευή, σχεδιασμένη για την παρακολούθηση της υγείας της κύστης και των νεφρών, θα μπορούσε να προσαρμοστεί για πρώιμη διάγνωση τύπων καρκίνων.
Ερευνητές του MIT σχεδίασαν ένα φορετό παρακολουθητή υπερήχων, στη μορφή ενός επιθέματος, που μπορεί να απεικονίζει τα όργανα μέσα στο σώμα χωρίς την ανάγκη για εκπαιδευμένο τεχνικό υπερήχων ή εφαρμογή ζελέ.
Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές έδειξαν ότι το επίθεμά τους μπορεί να απεικονίσει με ακρίβεια την κύστη και να προσδιορίσει το βαθμό γεμίσματός της. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους ασθενείς με διαταραχές της κύστης ή των νεφρών να παρακολουθούν ευκολότερα αν αυτά τα όργανα λειτουργούν σωστά, δηλώνουν οι ερευνητές.
Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για να παρακολουθεί άλλα όργανα του σώματος αλλάζοντας την τοποθεσία του πίνακα υπερήχων και ρυθμίζοντας τη συχνότητα του σήματος. Τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν πιθανώς να επιτρέψουν την πιο πρόωρη ανίχνευση καρκίνων που εμφανίζονται βαθιά μέσα στο σώμα, όπως ο καρκίνος των ωοθηκών.
“Αυτή η τεχνολογία είναι ευέλικτη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για την κύστη, αλλά για οποιοδήποτε βαθύ ιστό του σώματος. Είναι μια νέα πλατφόρμα που μπορεί να αναγνωρίσει και να χαρακτηρίσει πολλές από τις ασθένειες που φέρουμε στο σώμα μας”, λέει η Canan Dagdeviren, επίκουρη καθηγήτρια στο Media Lab του MIT και η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Για την πρώτη τους επίδειξη, οι ερευνητές αποφάσισαν να επικεντρωθούν στην κύστη, εμπνευσμένοι εν μέρει από τον νεότερο αδελφό της Dagdeviren, ο οποίος διαγνώστηκε πριν από μερικά χρόνια με καρκίνο των νεφρών. Αφού υποβλήθηκε σε χειρουργική επέμβαση για την αφαίρεση ενός από τους νεφρούς του, αντιμετώπισε δυσκολίες στο πλήρες κενάρισμα της κύστης του. Η Dagdeviren αναρωτήθηκε εάν ένας παρακολουθητής υπερήχων που αποκαλύπτει πόσο γεμάτη είναι η κύστη θα μπορούσε να βοηθήσει ασθενείς παρόμοιους με τον αδελφό της, ή άτομα με άλλα είδη προβλημάτων στην κύστη ή τους νεφρούς.
“Εκατομμύρια άνθρωποι υποφέρουν από δυσλειτουργία της κύστης και σχετικές παθήσεις και, δεν είναι έκπληξη, η παρακολούθηση του όγκου της κύστης είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για να αξιολογήσετε την υγεία και την ευεξία των νεφρών σας,” λέει.
Αυτή τη στιγμή, ο μοναδικός τρόπος για να μετρήσετε τον όγκο της κύστης είναι χρησιμοποιώντας ένα παραδοσιακό, μεγάλο εντομοσκόπιο υπερήχων, το οποίο απαιτεί την επίσκεψη σε ιατρικό ιδρυμα. Η Dagdeviren και οι συνεργάτες της ήθελαν να αναπτύξουν μια φορητή εναλλακτική λύση που οι ασθενείς θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν στο σπίτι.
Για να το επιτύχουν αυτό, δημιούργησαν ένα εύκαμπτο επίθεμα από σιλικόνη, ενσωματωμένο με πέντε πίνακες υπερήχων από ένα νέο πεζοηλεκτρικό υλικό που ανέπτυξαν οι ερευνητές για αυτή τη συσκευή. Οι πίνακες είναι τοποθετημένοι στο σχήμα ενός σταυρού, που επιτρέπει στο επίθεμα να εικονογραφήσει ολόκληρη την κύστη, η οποία είναι περίπου 12 εκατοστά μήκος και 8 εκατοστά πλάτος όταν είναι πλήρης.”
“Το πολυμερές υλικό που απαρτίζει το επίθεμα είναι φυσικά κολλητικό και προσκολλάται απαλά στο δέρμα, καθιστώντας εύκολο τον προσαρμογή και τον αποσυνδυασμό του. Αφού τοποθετηθεί στο δέρμα, το εσώρουχο ή τα κολάν μπορούν να βοηθήσουν να το κρατήσουν στη θέση του.
Κλινική μελέτη και αποτελέσματα
Σε μια μελέτη που διεξήχθη με συνεργάτες στο Κέντρο Ερευνών και Μετάφρασης Υπερήχων και το Τμήμα Ακτινολογίας του Γενικού Νοσοκομείου Massachusetts, οι ερευνητές έδειξαν ότι το νέο επίθεμα μπορούσε να λάβει εικόνες συγκρίσιμες με αυτές που λαμβάνονται με ένα παραδοσιακό εντομοσκόπιο υπερήχων, και αυτές οι εικόνες μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την καταγραφή αλλαγών στον όγκο της κύστης.
Για τη μελέτη, οι ερευνητές προσέλαβαν 20 ασθενείς με διαφορετικούς δείκτες μάζας σώματος. Οι υποκείμενοι απεικονίστηκαν αρχικά με πλήρως γεμάτη κύστη, στη συνέχεια με μερικώς αδειασμένη κύστη και τέλος με πλήρως κενή κύστη. Οι εικόνες που προέκυψαν από το νέο επίθεμα ήταν παρόμοιες ως προς την ποιότητα με αυτές που λήφθηκαν με παραδοσιακή υπερηχογράφηση, και οι πίνακες υπερήχων λειτούργησαν σε όλους τους υποκείμενους ανεξαρτήτως δείκτη μάζας σώματος τους.
Με το παρόν επίθεμα δεν απαιτείται τζελ υπερήχων και δεν χρειάζεται να ασκηθεί πίεση, όπως με ένα κανονικό εντομοσκόπιο υπερήχων, διότι το πεδίο θέασης είναι αρκετά μεγάλο για να περιλαμβάνει ολόκληρη την κύστη.
Μελλοντικές εξελίξεις και στόχοι
Για να δουν τις εικόνες, οι ερευνητές συνέδεσαν τους πίνακες υπερήχων τους με τον ίδιο τύπο υπερηχογράφου που χρησιμοποιείται σε κέντρα ιατρικής εικονοληψίας. Ωστόσο, η ομάδα του MIT εργάζεται τώρα σε μια φορητή συσκευή, περίπου του μεγέθους ενός smartphone, που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δει κάποιος τις εικόνες.
“Με αυτή την εργασία, έχουμε περαιτέρω αναπτύξει έναν δρόμο προς την κλινική μετάφραση ευμαλής υπερηχοτικής βιοαισθητήρα που παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για την παρακολούθηση βιταλικών φυσιολογικών παραμέτρων. Η ομάδα μας ελπίζει να οικοδομήσει πάνω σε αυτό και να αναπτύξει μια σειρά συσκευών που θα γεφυρώσουν το κενό πληροφοριών μεταξύ ιατρών και ασθενών”, λέει ο Anthony E. Samir, διευθυντής του Κέντρου Ερευνών και Μετάφρασης Υπερήχων MGH και Αναπληρωτής Πρόεδρος των Imaging Sciences στο Τμήμα Ακτινολογίας του MGH, που είναι επίσης συγγραφέας της μελέτης.
Η ομάδα του MIT ελπίζει επίσης να αναπτύξει υπερήχους που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση άλλων οργάνων μέσα στο σώμα, όπως ο πάγκρεας, ο ήπαρ, ή οι ωοθήκες. Βασιζόμενοι στην τοποθεσία και το βάθος κάθε οργάνου, οι ερευνητές πρέπει να αλλάξουν τη συχνότητα του υπερήχου, κάτι που απαιτεί το σχεδιασμό νέων πιεζοηλεκτρικών υλικών. Για μερικά από αυτά τα όργανα, τα οποία βρίσκονται βαθιά μέσα στο σώμα, η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει καλύτερα ως εμφύτευμα παρά ως φορετό επίδεσμο.
“Για οποιοδήποτε όργανο χρειαζόμαστε να οπτικοποιήσουμε, επιστρέφουμε στον πρώτο βήμα, επιλέγουμε τα σωστά υλικά, δημιουργούμε το σωστό σχέδιο συσκευής, και στη συνέχεια κατασκευάζουμε τα πάντα ανάλογα”, λέει η Dagdeviren πριν δοκιμάσουμε τη συσκευή και πραγματοποιήσουμε κλινικές δοκιμές.
“Αυτή η εργασία θα μπορούσε να εξελιχθεί σε ένα κεντρικό πεδίο εστίασης στην έρευνα των υπερήχων, να ενθαρρύνει μια νέα προσέγγιση στον σχεδιασμό μελλοντικών ιατρικών συσκευών, και να τεθεί ο βάσιμος λίθος για πολλά περαιτέρω και εποικοδομητικά συνεργατικά έργα μεταξύ υλικοτεχνικών επιστημόνων, ηλεκτρολόγων μηχανικών και ερευνητών βιοϊατρικής”, λέει ο Anantha Chandrakasan, διευθυντής της Σχολής Μηχανικών του MIT, καθηγητής Vannevar Bush στην Ηλεκτρολογία και την Επιστήμη των Υπολογιστών, και συγγραφέας της μελέτης.
