Inženjeri na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu razvili su ultrazvučni flaster koji se može nositi koji može ponuditi kontinuirano, neinvazivno praćenje protoka krvi u mozgu. Mekana i rastezljiva zakrpa može se udobno nositi na slepoočnici kako bi se pružili trodimenzionalni podaci o cerebralnom protoku krvi — prvi put u tehnologiji koja se može nositi.
Tim istraživača, predvođen Šeng Ksuom, profesorom na porodičnom odeljenju za hemijsko i nano inženjerstvo Aiiso Iufeng Li na Inženjerskoj školi UC San Diego Jacobs, objavio je svoju novu tehnologiju u časopisu Priroda.
Ultrazvučni flaster koji se može nositi označava značajan skok u odnosu na trenutni klinički standard, nazvan transkranijalni dopler ultrazvuk. Ova metoda zahteva od obučenog tehničara da drži ultrazvučnu sondu uz glavu pacijenta. Međutim, proces ima svoje nedostatke. Zavisi od operatera, tako da tačnost merenja može da varira u zavisnosti od veštine operatera. Takođe je nepraktičan za dugotrajnu upotrebu.
Ksuov tim je razvio uređaj koji prevazilazi ove prepreke. Njihov ultrazvučni flaster koji se može nositi nudi slobodne ruke, dosledno i udobno rešenje koje se može nositi neprekidno tokom boravka pacijenta u bolnici.
„Mogućnost kontinuiranog praćenja flastera rešava kritični jaz u trenutnoj kliničkoj praksi“, rekao je prvi autor studije Sai Džou, doktor nauka o materijalima i inženjerstvu. kandidat u Ksuovoj laboratoriji. „Uobičajeno, cerebralni protok krvi se prati u određeno vreme svakog dana, a ta merenja ne odražavaju nužno šta se može desiti tokom ostatka dana. Može doći do neotkrivenih fluktuacija između merenja. Ako pacijent uskoro doživi moždani udar usred noći ovaj uređaj bi mogao da ponudi informacije koje su ključne za pravovremenu intervenciju“.
Pacijenti koji su podvrgnuti operaciji mozga i koji se oporavljaju od operacije na mozgu takođe mogu imati koristi od ove tehnologije, primetio je Geonho Park, još jedan koautor ove studije, koji je doktor hemikalija i nanoinženjeringa. student u Ksuovoj laboratoriji.
Zakrpa, otprilike veličine poštanske marke, napravljena je od silikonskog elastomera u koji je ugrađeno nekoliko slojeva rastezljive elektronike. Jedan sloj se sastoji od niza malih piezoelektričnih pretvarača, koji proizvode ultrazvučne talase kada su električno stimulisani i primaju ultrazvučne talase reflektovane od mozga. Druga ključna komponenta je sloj bakarne mreže — napravljen od žica u obliku opruge — koji poboljšava kvalitet signala minimizirajući smetnje iz tela i okoline korisnika. Ostali slojevi se sastoje od rastezljivih elektroda.
Tokom upotrebe, zakrpa je povezana preko kablova sa izvorom napajanja i računarom. Da bi postigli 3D praćenje, istraživači su integrisali ultrabrzo ultrazvučno snimanje u sistem. Za razliku od standardnog ultrazvuka, koji snima oko 30 slika u sekundi, ultrabrzo snimanje snima hiljade slika u sekundi. Ova visoka brzina kadrova je neophodna za prikupljanje robusnih podataka sa piezoelektričnih pretvarača u flasteru, koji bi inače patili od niskog intenziteta signala zbog jake refleksije lobanje.
Podaci se zatim naknadno obrađuju korišćenjem prilagođenih algoritama za rekonstrukciju 3D informacija kao što su veličina, ugao i položaj glavnih arterija mozga.
„Cerebralna vaskulatura je složena struktura sa višestrukim razgranatim sudovima. Potreban vam je uređaj koji može da uhvati ove trodimenzionalne informacije da biste dobili celu sliku i dobili tačnija merenja“, rekao je Ksinji Jang, drugi koautor ove studije i nauke o materijalima i inženjerstvu dr. student u Ksuovoj laboratoriji.
U ovoj studiji, flaster je testiran na 36 zdravih dobrovoljaca zbog njegove sposobnosti da meri brzinu protoka krvi – vršne sistolne, srednje i krajnje dijastolne brzine – u glavnim arterijama mozga. Učesnici su se bavili aktivnostima koje utiču na protok krvi, kao što su hvatanje ruku, zadržavanje daha i čitanje. Mere flastera su se blisko poklapale sa onima dobijenim konvencionalnom ultrazvučnom sondom.
Zatim, istraživači planiraju da sarađuju sa kliničarima na Medicinskom fakultetu UC San Diego kako bi testirali flaster na pacijentima sa neurološkim stanjima koja utiču na cerebralni protok krvi. Ksu je suosnivao startap kompaniju pod nazivom Softsonics da komercijalizuje ovu tehnologiju.
