Geliştirilen Yeni Ultrason Cihazı Sayesinde Hareket Halindeyken Bile Ultrason Çekilebiliyor

UC San Diego görev alan mühendisler, derin dokuları izlemek için bütünüyle entegre olan bir sistem geliştirdi.

Nature Biotechnology dergisinin 22 Mayıs 2023 tarihli sayısında “Hareketli deneklerde derin dokuları izlemek için tam entegre bir giyilebilir ultrason sistemi” başlığı ile makale yayınlandı.

Araştırma, UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu’nda nanomühendislik profesörü ve çalışmanın ilgili yazarı olan Sheng Xu’nun laboratuvarından oluşturuldu.

California San Diego Üniversitesi’ndeki bir grup mühendis, hareket halindeki deney gruplarında derin dokuları izlemek için ilk tam entegre giyilebilir ultrason sistemini geliştirdi. Bu tam entegre olan giyilebilir ultrason, potansiyel risk oluşturan ve erken teşhis ile kurtulma oranları olan kardiyovasküler hastalıkların izlenmesinde kolaylaştırdığını ve dünya da giyilebilen ultrasonda bir çığır aştığını iddia ediliyor.

Muyang Lin; “Bu proje, giyilebilir ultrason teknolojisine eksiksiz bir çözüm sunuyor; yalnızca giyilebilir sensör değil, aynı zamanda kontrol elektroniği de giyilebilir form faktörlerinde yapılmıştır” demiştir.

UC San Diego’da Nanomühendislik Departmanında bulunan ve çalışmanın ilk yazarı olan bir aday; “Derin doku yaşamsal belirtilerini kablosuz olarak algılayabilen gerçekten giyilebilir bir cihaz yaptık.” Şeklinde ifade etmiştir.

Giyilebilen tam entegre olan bu ultrason izleme cihazı nasıl çalışır?

Tamamen entegre ve otonom giyilebilir yama üzerinde ultrasonik sistem (USoP) üzerine kurulmuştur. Temelinde laboratuvarlarda önceden bulunan yumuşak ultrasonik sensör tasarımı çalışmasından almaktadır.

Standart izleme cihazlarında verilen toplanması, güç aktarımı ve sensörlerin tümünün çalışması için bağlama kablolarına ihtiyaç oluyordu, bu kablolar hareket kısıtlılığına neden olmaktaydı. Bu çalışma ile, kablosuz olarak oluşturulan tam entegre ürün, verileri kablosuz olarak toplamak ve iletmek için bir ultrason dönüştürücü dizisi ile iletişim kuran küçük, esnek bir kontrol devresi içererek farkını ortaya koymaktadır.

Yama üzerinde ultrasonik sistem tek başına izlemenin yanı sıra internete bağlı bir tıbbi cihazlar ile fizyolojik sinyalleri bilgi işlem, analiz ve profesyonel kullanım için buluta kablosuz olarak ileten Tıbbi Nesnelerin İnterneti’nin (IoMT) geliştirilmesinde bir atılımı oluşturmaktadır.

Lin, “Bu projenin en başında kablosuz bir kan basıncı sensörü yapmayı hedefledik” demiştir. “Daha sonra, devreyi yaparken, algoritmayı tasarlarken ve klinik içgörüler toplarken, bu sistemin kalp debisi, arter sertliği, ekspiratuar hacim ve daha fazlası gibi kan basıncından çok daha kritik fizyolojik parametreleri ölçebileceğini anladık. Günlük sağlık bakımı veya hastane içi izleme için temel parametrelerdir.”

Normal şartlar altında alınan verilerin manuel olarak aktarılması gerekirken, bu yenilik ile alınan sinyalleri otomatik olarak analiz edilmekte ve hareketli hedefi takip etmek için en uygun kanalı seçmek için bir makine öğrenimi algoritması geliştirilmiştir.

İlk laboratuvar bulguları bize neler gösterdi?

Yama üzerine kurulu olan ultrasonik sistem, 164 mm’ye kadar derin dokulardan gelen fizyolojik sinyallerin sürekli olarak izlenmesine, merkezi kan basıncının, kalp atış hızının, kalp debisinin ve diğer fizyolojik sinyallerin on iki saate kadar sürekli olarak ölçülmesine olanak tanıdı.

Lin, “Bu teknolojinin hayat kurtarmak ve iyileştirmek için birçok potansiyeli var. Sensör, hareket halindeki kardiyovasküler işlevi değerlendirebilir. İstirahat veya egzersiz sırasında anormal kan basıncı ve kalp debisi değerleri kalp yetmezliğinin ayırt edici özellikleridir. Sağlıklı popülasyonlar için, cihazımız egzersize verilen kardiyovasküler tepkileri gerçek zamanlı olarak ölçebilir ve böylece her bir kişinin uyguladığı gerçek egzersiz yoğunluğu hakkında kişiselleştirilmiş egzersiz planlarının oluşturulmasına rehberlik edebilecek içgörüler sağlayabilir.”

İleriye dönük olarak, sensör daha büyük popülasyonlar arasında test edileceğini ifade eden buluşçular; UC San Diego’daki Nanomühendislik Departmanında doktora sonrası akademisyen ve çalışmanın ortak yazarı Xiaoxiang Gao, “Şimdiye kadar, cihaz performansını yalnızca küçük ama çeşitli bir popülasyon üzerinde doğruladık” dedi. “Bu cihazı yeni nesil derin doku izleme cihazları olarak tasavvur ettiğimiz için, klinik deneyler bir sonraki adımımız.” Olarak ifade etmektedir.

Bu çözümlerin olmasına rağmen halen tam anlamı ile sorunların çözüldüğünü düşünmeyen mühendis Lin şu şekilde ifadelerde bulunmuştur.

“Mühendis olmamıza rağmen klinisyenlerin karşılaştığı tıbbi sorunları biliyoruz” dedi. “Klinik işbirlikçilerimizle yakın bir ilişkimiz var ve onlardan her zaman değerli geri bildirimler alıyoruz. Bu yeni giyilebilir ultrason teknolojisi, klinik uygulamadaki yaşamsal belirtilerin izlenmesindeki birçok zorluğun üstesinden gelmek için benzersiz bir çözüm.”

Bu durumda sağlık çalışanlarının teknolojinin gelişmesini yakından takip etmesi gerektiği ve gerektiğinde iş birliği yaparak bu gibi çalışmalara daha çok katılmaları gerektirebilmektedir.