Вы здесь

Ультразвуковая наклейка может помочь выявить ранние признаки острой печеночной недостаточности

Инженеры Массачусетского технологического института разработали ультразвуковую наклейку, которая может контролировать плотность внутренних органов. Датчик размером примерно с почтовую марку можно носить на коже, и он предназначена для выявления признаков различных заболеваний, таких как печеночная и почечная недостаточность и прогрессирование опухолей.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые сообщают, что датчик может посылать звуковые волны через кожу в тело, где волны отражаются от внутренних органов и возвращаются обратно к наклейке. Рисунок отраженных волн может быть прочитан как признак плотности органа, который наклейка может измерить и отследить.

«Когда некоторые органы подвергаются патологическим процессам, они со временем могут затвердевать», - говорит старший автор статьи профессор Сюаньхэ Чжао, Массачусетского технологического института, - «С помощью этой наклейки мы можем непрерывно отслеживать изменения твердости в течение длительного периода времени, что крайне важно для ранней диагностики заболеваний внутренних органов».

Исследователи продемонстрировали, что наклейка может непрерывно контролировать плотность органов в течение 48 часов и обнаруживать едва заметные изменения, которые могут сигнализировать о прогрессировании заболевания. В предварительных экспериментах специалисты зарегистрировали, что липкий датчик обнаруживает ранние признаки острой печеночной недостаточности у крыс.

Теперь инженеры работают над адаптацией дизайна для использования на людях. Они предполагают, что наклейку можно было бы использовать в отделениях интенсивной терапии, где подобные датчики будут непрерывно контролировать пациентов после трансплантации органов.

«Эту наклейку можно было бы приклеить пациенту сразу после пересадки печени или почки, и врачи будут контролировать плотность органа», - рассказывает ведущий автор исследования Сяо-Чуань Лю. В случае появления признаков развития, например, острой печеночной недостаточности, можно немедленно принять меры, до того, как состояние станет тяжелым».

Подобно мышцам, ткани и органы с возрастом становятся тверже. При определенных заболеваниях ригидность органов может стать более выраженной, сигнализируя о потенциальном резком ухудшении здоровья.

В настоящее время измерить плотность таких органов, как почки и печень, можно с помощью ультразвуковой эластографии — метода, аналогичного ультразвуковой визуализации, при котором специалист водит ручным датчиком по коже. Прибор посылает звуковые волны по телу, которые заставляют внутренние органы слегка вибрировать и посылать ответные волны. Датчик улавливает вызванные органом вибрации, и по их характеру можно определить состояние органа.

Ультразвуковая эластография обычно используется в отделении интенсивной терапии для наблюдения за пациентами, недавно перенесшими трансплантацию органов. Специалисты после операции периодически осматривают пациента, чтобы быстро прощупать новый орган и выявить признаки его ригидности и потенциальной острой недостаточности или отторжения.

«После трансплантации органа первые 72 часа являются наиболее важными в отделении интенсивной терапии», - напоминает профессор Университета Южной Калифорнии Кифа Чжоу. При традиционном ультразвуковом исследовании нужно поднести датчик к телу, но специалисты не могут делать это непрерывно в течение длительного времени. Врачи могут упустить решающий момент и слишком поздно понять, что орган выходит из строя.

Существующие ультразвуковые эластографические зонды измеряют поперечные волны, или вибрацию органа в ответ на звуковые импульсы. Чем быстрее поперечная волна распространяется по органу, тем более твердым считается орган.

Ученые стремились сделать аппарат ультразвуковой эластография настолько миниатюрным, чтобы он помещался на наклейке размером с марку. Также было важно сохранить чувствительность датчиков, которые обычно включают около 128 пьезоэлектрических преобразователей, каждый из которых преобразует входящее электрическое поле в исходящие звуковые волны.

Исследователи с помощью современных технологий изготовили 128 миниатюрных преобразователей, которые встроили в чип площадью 25 квадратных миллиметров. Нижнюю сторона чипа покрывается клеем, изготовленным из гидрогеля — липкого и эластичного материала, представляющего собой смесь воды и полимера, который позволяет звуковым волнам проникать в устройство и выходить из него практически без потерь.

В предварительных экспериментах исследователи протестировали наклейку на крысах и обнаружили, что микродатчики способны непрерывно измерять твердость печени в течение 48 часов. Собранные данные продемонстрировали ранние четкие признаки острой печеночной недостаточности, которые позже была подтверждена образцами тканей.

«Здоровая печень по консистенции напоминает яйцо всмятку, в то время, как больной орган больше похож на сваренное вкрутую яйцо», - рассказывает Чжао, - «А эта наклейка может уловить эти различия глубоко внутри организма и предупредить о приближающемся отказе органов».

Команда работает с врачами над адаптацией наклейки для использования пациентами, выздоравливающими после трансплантации органов в отделении интенсивной терапии.

Исследователи также надеются сделать наклейку более портативной и автономной, а вся сопутствующая электроника будет уменьшена и помещаться в патч чуть большего размера. Такую наклейку пациенты смогли бы носить дома, чтобы постоянно в течение более длительных периодов контролировать, например, прогрессирование солидных опухолей.

«В будущем пациенты смогут носить на теле несколько подобных наклеек, чтобы контролировать жизненно важные показатели и отслеживать состояние основных органов», - уверен Чжао.

Марина КЫН

Издательский отдел:  +7 (495) 608-85-44           Реклама: +7 (495) 608-85-44, 
E-mail: mg-podpiska@mail.ru                                  Е-mail rekmedic@mgzt.ru

Отдел информации                                             Справки: 8 (495) 608-86-95
E-mail: inform@mgzt.ru                                          E-mail: mggazeta@mgzt.ru