MIT-Ingenieure entwickeln tragbare Stempel

29. Juli 2022 Von Jim Hammerand

MIT-Ingenieure haben ein tragbares Ultraschallgerät in Briefmarkengröße entwickelt. [Foto von Felice Frankel]

Sie haben ein Ultraschallgerät in Briefmarkengröße entwickelt, das auf die Haut geklebt und für die kontinuierliche Bildgebung innerer Organe über 48 Stunden hinweg getragen werden kann.

Sobald die Ingenieure eine drahtlose Konnektivität gefunden hätten, könnten die Ultraschallaufkleber von Patienten zu Hause oder unterwegs getragen werden, sogar bei Übungen wie Joggen, Radfahren und Gewichtheben, sagten sie, als sie ihre Arbeit in Science vorstellten. Mithilfe der Ultraschallaufkleber können innere Organe, das Fortschreiten des Tumors, die Entwicklung des Fötus oder sogar der Punkt eines Trainingsprogramms überwacht werden, an dem weitere Anstrengung zu Muskelüberbeanspruchung und Muskelkater führt.

„Wir stellen uns ein paar Pflaster vor, die an verschiedenen Stellen des Körpers angebracht werden, und die Pflaster würden mit Ihrem Mobiltelefon kommunizieren, wo KI-Algorithmen die Bilder bei Bedarf analysieren würden“, sagt Xuanhe Zhao, Professor für Maschinenbau sowie Bau- und Umweltingenieurwesen am MIT. sagte in einer Pressemitteilung. „Wir glauben, dass wir eine neue Ära der tragbaren Bildgebung eröffnet haben: Mit ein paar Pflastern auf Ihrem Körper können Sie Ihre inneren Organe sehen.“

Zhao war der leitende Autor der Studie, zusammen mit den Hauptautoren Chonghe Wang und Xiaoyu Chen sowie den Co-Autoren Liu Wang, Mitsutoshi Makihata und Tao Zhao vom MIT sowie Hsiao-Chuan von der Mayo Clinic.

Ein tragbares Ultraschall-Bildgebungsgerät „hätte großes Potenzial für die Zukunft der klinischen Diagnose“, sagte Wang in der Pressemitteilung. „Allerdings ist die Auflösung und Bilddauer vorhandener Ultraschallpflaster relativ gering und sie können tiefe Organe nicht abbilden.“

Der MIT-Ultraschallaufkleber ist etwa 3 mm dick und verfügt über eine dehnbare Klebeschicht mit einer starren Anordnung von Schallköpfen, die es dem Gerät ermöglicht, sich an die Haut anzupassen, sodass klarere und präzisere Bilder erzeugt werden können, sagte Wang. Zwei Elastomerschichten in der Klebeschicht verkapseln eine mittlere Schicht aus festem Hydrogel auf Wasserbasis zur Schallwellenübertragung.

„Das Elastomer verhindert die Austrocknung des Hydrogels“, sagte Chen. „Nur wenn das Hydrogel stark hydratisiert ist, können akustische Wellen effektiv eindringen und hochauflösende Bilder innerer Organe liefern.“

Die Forscher verwendeten ihre Prototypen an gesunden Personen und beobachteten, wie sich der Durchmesser ihrer Blutgefäße im Sitzen und Stehen veränderte, sahen, wie sich der Magen ausdehnte und schrumpfte, wenn Freiwillige tranken und Saft ausschieden, beobachteten, wie sich die Form des Herzens während des Trainings veränderte, und entdeckten sogar helle Muster, die auf Mikroschäden in den Muskeln während des Trainings hindeuteten Trainingseinheiten.

Zusätzlich zu den laufenden drahtlosen Bemühungen entwickelt das Team Softwarealgorithmen, um die Ultraschallbilder zu interpretieren und Diagnosen anzubieten.

„Wir stellen uns vor, wir könnten eine Schachtel mit Aufklebern haben, von denen jeder eine andere Stelle des Körpers abbilden soll“, sagte Zhao. „Wir glauben, dass dies einen Durchbruch bei tragbaren Geräten und medizinischer Bildgebung darstellt.“