Nhà khoa học tạo ra thiết bị giám sát siêu âm đeo trên cơ thể cho bệnh nhân vận động.

Hãy tưởng tượng điều này: một miếng dán không lớn hơn miếng băng cá nhân, bám vào da bạn, khẽ kêu vo ve trong khi theo dõi cẩn thận các dấu hiệu sinh tồn bên trong cơ thể bạn. Bạn không bị giới hạn trên giường bệnh hay bị trói buộc vào một cỗ máy lớn, mà thay vào đó, bạn được tự do dạo chơi, làm việc và vui chơi.

Nghe có vẻ hơi giống một thứ gì đó trong sản phẩm khoa học viễn tưởng, nhưng điều này rất có thật trong lĩnh vực thực tế. Được mệnh danh là hệ thống siêu âm trên miếng vá (USoP), thiết bị theo dõi y tế sáng tạo này tìm cách cô đọng tất cả các tính năng tốt nhất của máy quét siêu âm lớn thường thấy trong phòng bệnh viện vào một gói xách tay rất nhỏ.

Theo các kỹ sư tại Đại học California San Diego đằng sau thiết bị đeo được, USoP không chỉ là một cảm biến. Đây là một hệ thống tích hợp hoàn chỉnh, được thiết kế để phát hiện không dây các dấu hiệu quan trọng của mô sâu ngay cả khi bệnh nhân đang di chuyển.

Công nghệ siêu âm đeo được mới này là một giải pháp độc đáo để giải quyết nhiều thách thức trong việc theo dõi các dấu hiệu sinh tồn trong thực hành lâm sàng,” Muyang Lin, Ph.D. ứng cử viên Khoa Kỹ thuật Nano tại UC San Diego và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, nói Khoa học ZME.

“Sử dụng công nghệ siêu âm có thể đeo được, chúng tôi hợp nhất bệnh nhân từ các máy lớn và tự động kiểm tra siêu âm. Sử dụng một miếng dán có thể đeo được, chúng tôi có thể theo dõi sinh lý mô sâu trong các đối tượng di động, điều mà bất kỳ thiết bị nào trước đây chưa từng đạt được.”

Giải nén Tether

Thiết bị này được thiết kế để đi sâu vào các mô của bạn, theo dõi các tín hiệu sinh lý từ độ sâu 165 mm (6,5 inch) bên dưới da và liên tục đo huyết áp trung tâm, nhịp tim, cung lượng tim, cùng những thông số quan trọng khác, trong tối đa 12 giờ tại một thời điểm. .

Nhưng làm thế nào để tất cả hoạt động?

Các cảm biến siêu âm mềm truyền thống, mặc dù mang tính cách mạng theo cách riêng của chúng, nhưng có một nhược điểm lớn. Chúng được buộc bằng dây cáp, xích người dùng vào hiện trường và hạn chế quyền tự do di chuyển của họ.

Nhóm nghiên cứu của UC San Diego đã phá vỡ chuỗi này bằng cách kết hợp một mạch điều khiển nhỏ, linh hoạt giao tiếp với một loạt các bộ chuyển đổi siêu âm để thu thập và truyền dữ liệu không dây. Và sau đó, có bộ não vận hành, thành phần học máy, được giao nhiệm vụ diễn giải dữ liệu và theo dõi các đối tượng chuyển động.

Internet của các vấn đề y tế

Tuy nhiên, USoP không chỉ là một bản nâng cấp; đó là một sự đổi mới thúc đẩy giám sát y tế vào lãnh thổ chưa được khám phá của Internet vạn vật y tế (IoMT). Hãy tưởng tượng một mạng lưới các thiết bị y tế, tất cả đều được kết nối với Internet, tất cả đều gửi dữ liệu không dây lên đám mây để phân tích và chẩn đoán chuyên nghiệp. USoP chỉ là một trong những thiết bị này, có thể sẽ ngày càng trở nên phổ biến trong thực hành y tế công nghệ cao trong tương lai.

Và điều này có ý nghĩa gì đối với bạn?

Hãy tưởng tượng một tương lai nơi một bản vá, có lẽ không quá khác biệt so với lần lặp lại USoP này, có thể theo dõi các dấu hiệu sinh tồn của bạn khi bạn thực hiện các hoạt động hàng ngày của mình. Nó có thể đánh giá chức năng tim mạch của bạn khi vận động, phát hiện bất kỳ giá trị bất thường nào có thể báo hiệu suy tim. Hoặc, nếu bạn đang hình dung về sức khỏe, nó có thể đo lường phản ứng tim mạch của bạn đối với việc tập thể dục trong thời gian thực, giúp điều chỉnh kế hoạch tập luyện cho bạn.

Nhưng những dự án này không phải lúc nào cũng đầy tham vọng. Trong thực tế, nó bắt đầu như một cái gì đó đơn giản hơn.

Theo Lin, mục tiêu ban đầu khá đơn giản: chế tạo cảm biến huyết áp không dây. Tuy nhiên, khi nhóm nghiên cứu làm việc, họ nhận ra rằng hệ thống này có thể đo nhiều thông số sinh lý quan trọng hơn là chỉ huyết áp.

Vậy miếng dán siêu âm nhỏ này khác với các thiết bị siêu âm đầy đủ mà chúng ta thường thấy trong bệnh viện như thế nào? Lin giải thích trong một email: “Miếng dán siêu âm của chúng tôi có thể thực hiện hình ảnh tổng quát của mô nhưng không thể hình dung được dòng chảy của máu.”

Mặc dù nó không thể làm mọi thứ mà máy siêu âm bệnh viện có thể làm, nhưng nó mang lại những tính năng độc đáo. Miếng dán này, không giống như đối tác lớn hơn của nó, có thể đo định lượng các thông số sinh lý mô sâu từ các đối tượng chuyển động, khiến nó trở nên lý tưởng để theo dõi trong thời gian thực và khi đang di chuyển.

“Với công nghệ vá lỗi của chúng tôi, mọi người có thể đeo nó và đo tín hiệu của họ ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào. Chúng tôi tin rằng điều này cho phép nhiều ứng dụng cứu sinh. Ví dụ, miếng dán này có thể nắm bắt các giá trị bất thường của huyết áp và cung lượng tim khi nghỉ ngơi hoặc khi tập thể dục, đặc trưng của cơn tăng huyết áp và suy tim,” nhà nghiên cứu cho biết.

Từ số ít đến phổ quát

Một thách thức mà nhóm phải đối mặt là tính di động của các thuật toán học máy của họ. Hệ thống này ban đầu tỏ ra ‘đơ’, không thể áp dụng chính xác các bài học đã học từ môn học này sang môn học khác.

Nhưng một giải pháp đã được tìm thấy. Các thuật toán thích ứng nâng cao hiện cho phép chuyển giao trí thông minh của máy từ chủ thể này sang chủ đề khác, làm cho kết quả mô hình trở nên đáng tin cậy và có thể khái quát hóa.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đang bận rộn lên kế hoạch thử nghiệm lâm sàng với cỡ mẫu lớn để kiểm tra tính hiệu quả của thiết bị trong môi trường thực tế.

“Khi chúng tôi hình dung thiết bị này như một thiết bị theo dõi mô trong thế hệ tiếp theo, thử nghiệm lâm sàng là bước tiếp theo của chúng tôi”, Xiaoxiang Gao, học giả sau tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật Nano tại UC San Diego và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết.

Tham vọng về công nghệ này không dừng lại ở cửa phòng thí nghiệm. tiến sĩ Sheng Xu, giáo sư kỹ thuật nano tại Trường Kỹ thuật UC San Diego Jacobs và là người đồng sáng lập Softsonics LLC, nhận thấy tiềm năng thương mại hóa của công nghệ siêu âm đeo được này. Hãy tưởng tượng một thế giới nơi huấn luyện viên cá nhân, nhà vật lý trị liệu hoặc chính bạn có thể theo dõi các thông số sinh lý của bạn mọi lúc, mọi nơi.

Bằng cách làm cho những thứ vô hình trở nên hữu hình, miếng dán này mang đến một cách mới để nhìn vào bên trong chúng ta, hướng gương vào bên trong để cải thiện sức khỏe của chúng ta.

Những phát hiện xuất hiện trên tạp chí Công nghệ sinh học tự nhiên.