Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Οι μηχανικοί του MIT έχουν αναπτύξει ένα μικρό αυτοκόλλητο υπερήχων που μπορεί να παρακολουθεί την ακαμψία των οργάνων βαθιά μέσα στο σώμα. Το αυτοκόλλητο, περίπου στο μέγεθος ενός γραμματοσήμου, μπορεί να φορεθεί στο δέρμα και έχει σχεδιαστεί για να εντοπίζει σημάδια ασθένειας, όπως ηπατική και νεφρική ανεπάρκεια και την εξέλιξη συμπαγών όγκων.
Σε μια μελέτη ανοιχτής πρόσβασης που εμφανίζεται στο Science Advances, η ομάδα αναφέρει ότι ο αισθητήρας μπορεί να στείλει ηχητικά κύματα μέσω του δέρματος και στο σώμα, όπου τα κύματα αντανακλούν τα εσωτερικά όργανα και πίσω στο αυτοκόλλητο. Το μοτίβο των ανακλώμενων κυμάτων μπορεί να διαβαστεί ως υπογραφή της ακαμψίας του οργάνου, την οποία το αυτοκόλλητο μπορεί να μετρήσει και να παρακολουθήσει.
«Όταν ορισμένα όργανα υφίστανται ασθένεια, μπορεί να σκληρύνουν με την πάροδο του χρόνου», λέει ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας, Xuanhe Zhao, καθηγητής μηχανολογίας στο MIT. «Με αυτό το φορητό αυτοκόλλητο, μπορούμε να παρακολουθούμε συνεχώς τις αλλαγές στην ακαμψία για μεγάλα χρονικά διαστήματα, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για την έγκαιρη διάγνωση της ανεπάρκειας εσωτερικών οργάνων».
Η ομάδα απέδειξε ότι το αυτοκόλλητο μπορεί να παρακολουθεί συνεχώς την ακαμψία των οργάνων για 48 ώρες και να ανιχνεύει ανεπαίσθητες αλλαγές που θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν την εξέλιξη της νόσου. Σε προκαταρκτικά πειράματα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο κολλώδης αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει πρώιμα σημάδια οξείας ηπατικής ανεπάρκειας σε αρουραίους. Οι μηχανικοί εργάζονται για να προσαρμόσουν το σχέδιο για χρήση σε ανθρώπους. Οραματίζονται ότι το αυτοκόλλητο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μονάδες εντατικής θεραπείας (ΜΕΘ), όπου οι αισθητήρες χαμηλού προφίλ θα μπορούσαν να παρακολουθούν συνεχώς ασθενείς που αναρρώνουν από μεταμοσχεύσεις οργάνων.
«Φανταζόμαστε ότι, αμέσως μετά από μια μεταμόσχευση ήπατος ή νεφρού, θα μπορούσαμε να κολλήσουμε αυτό το αυτοκόλλητο σε έναν ασθενή και να παρατηρήσουμε πώς η ακαμψία του οργάνου αλλάζει με τις μέρες», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Hsiao-Chuan Liu. «Εάν υπάρξει έγκαιρη διάγνωση οξείας ηπατικής ανεπάρκειας, οι γιατροί μπορούν να αναλάβουν αμέσως δράση αντί να περιμένουν μέχρι να γίνει σοβαρή η κατάσταση». Ο Liu ήταν επισκέπτης επιστήμονας στο MIT την εποχή της μελέτης και επί του παρόντος είναι επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια.
Αίσθηση ταλαντώσεων
Όπως οι μύες μας, οι ιστοί και τα όργανα στο σώμα μας σκληραίνουν καθώς γερνάμε. Με ορισμένες ασθένειες, η ακαμψία των οργάνων μπορεί να γίνει πιο έντονη, σηματοδοτώντας μια δυνητικά απότομη πτώση της υγείας. Οι κλινικοί γιατροί έχουν επί του παρόντος τρόπους να μετρήσουν την ακαμψία οργάνων όπως τα νεφρά και το συκώτι χρησιμοποιώντας υπερηχογραφική ελαστογραφία – μια τεχνική παρόμοια με την υπερηχογραφική απεικόνιση, στην οποία ένας τεχνικός χειρίζεται έναν αισθητήρα χειρός ή ένα ραβδί πάνω από το δέρμα.
Ο ανιχνευτής στέλνει ηχητικά κύματα μέσω του σώματος, τα οποία προκαλούν τα εσωτερικά όργανα να δονούνται ελαφρά και να στέλνουν κύματα σε αντάλλαγμα. Ο ανιχνευτής ανιχνεύει τις επαγόμενες δονήσεις ενός οργάνου και το σχέδιο των δονήσεων μπορεί να μεταφραστεί στο πόσο ταλαντευόμενο ή άκαμπτο πρέπει να είναι το όργανο. Η υπερηχογραφική ελαστογραφία χρησιμοποιείται συνήθως στη ΜΕΘ για την παρακολούθηση ασθενών που έχουν υποβληθεί πρόσφατα σε μεταμόσχευση οργάνων. Οι τεχνικοί ελέγχουν περιοδικά έναν ασθενή λίγο μετά τη χειρουργική επέμβαση για να διερευνήσουν γρήγορα το νέο όργανο και να αναζητήσουν σημάδια ακαμψίας και πιθανής οξείας ανεπάρκειας ή απόρριψης.
«Μετά τη μεταμόσχευση οργάνων, οι πρώτες 72 ώρες είναι πιο κρίσιμες στη ΜΕΘ», λέει ο ανώτερος συγγραφέας, ο Qifa Zhou, καθηγητής στο USC. “Με τον παραδοσιακό υπερηχογράφημα, πρέπει να κρατάτε έναν καθετήρα στο σώμα. Αλλά δεν μπορείτε να το κάνετε αυτό συνεχώς μακροπρόθεσμα. Οι γιατροί μπορεί να χάσουν μια κρίσιμη στιγμή και να συνειδητοποιήσουν πολύ αργά ότι το όργανο αποτυγχάνει.” Η ομάδα συνειδητοποίησε ότι ίσως ήταν σε θέση να προσφέρει μια πιο συνεχή, φορητή εναλλακτική. Η διάλυσή τους επεκτείνεται σε ένα αυτοκόλλητο υπερήχων που είχαν δημιουργήσει προηγουμένως για την απεικόνιση βαθιών ιστών και οργάνων.
«Το αυτοκόλλητο απεικόνισης μας σηκώθηκε στα διαμήκη κύματα, ενώ αυτή τη φορά θέλαμε να σηκώσουμε κύματα διάτμησης, τα οποία θα σας πουν την ακαμψία του οργάνου», εξηγεί ο Zhao. Οι υπάρχοντες ανιχνευτές ελαστογραφίας υπερήχων μετρούν τα κύματα διάτμησης ή τη δόνηση ενός οργάνου ως απόκριση σε ηχητικές ώσεις. Όσο πιο γρήγορα ταξιδεύει ένα κύμα διάτμησης στο όργανο, τόσο πιο άκαμπτο ερμηνεύεται ότι είναι το όργανο. (Σκεφτείτε την αναπήδηση ενός μπαλονιού νερού σε σύγκριση με μια μπάλα ποδοσφαίρου.)
Η ομάδα προσπάθησε να μικρογραφήσει την ελαστογραφία υπερήχων για να χωρέσει σε ένα αυτοκόλλητο μεγέθους σφραγίδας. Επίσης, στόχευαν να διατηρήσουν την ίδια ευαισθησία των εμπορικών ανιχνευτών χειρός, οι οποίοι συνήθως ενσωματώνουν περίπου 128 πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς, καθένας από τους οποίους μετατρέπει ένα εισερχόμενο ηλεκτρικό πεδίο σε εξερχόμενα ηχητικά κύματα. «Χρησιμοποιήσαμε προηγμένες τεχνικές κατασκευής για να κόψουμε μικρούς μετατροπείς από υψηλής ποιότητας πιεζοηλεκτρικά υλικά που μας επέτρεψαν να σχεδιάσουμε αυτοκόλλητα μικρογραφίας υπερήχων», λέει ο Zhou.
Οι ερευνητές κατασκεύασαν με ακρίβεια 128 μικροσκοπικούς μετατροπείς που ενσωμάτωσαν σε ένα τετράγωνο τσιπ 25 χιλιοστών. Έστρωσαν την κάτω πλευρά του τσιπ με μια κόλλα κατασκευασμένη από υδρογέλη – ένα κολλώδες και ελαστικό υλικό που είναι ένα μείγμα νερού και πολυμερούς, το οποίο επιτρέπει στα ηχητικά κύματα να ταξιδεύουν μέσα και έξω από τη συσκευή σχεδόν χωρίς απώλεια.
