Новый ультразвуковой пластырь может измерить, насколько наполнен ваш мочевой пузырь

Исследователи Массачусетского технологического института создали портативный пластырь, оснащенный ультразвуковым монитором, способным визуализировать органы внутри тела без участия оператора и без применения геля.


В ходе нового исследования ученые продемонстрировали, что их пластырь может точно визуализировать мочевой пузырь и определить, насколько он наполнен. Это может помочь пациентам с нарушениями мочевого пузыря или почек проще мониторить работу этих органов, говорят исследователи.

Подход легко адаптировать для исследования других органов внутри тела. Для этого достаточно скорректировать расположение ультразвукового массива и подстроить частоту сигнала. Потенциально подобные мониторы можно задействовать для ранней диагностики рака, который развивается глубоко внутри тела, например, рак яичников.


— Канан Дагдевирен, доцент Массачусетского технологического института и главный автор исследования.

Лидерами в исследовании являются Лин Чжан, научный сотрудник Массачусетского технологического института, Колин Маркус, аспирант Массачусетского технологического института в области электротехники и компьютерных наук, и Дабин Лин, профессор Технологического университета города Сиань, являются главными авторами статьи, описывающей работу, которая опубликована в Nature Electronics.


Лаборатория Дагдевирен, специализирующаяся на разработке гибких портативных электронных устройств, недавно разработала ультразвуковой монитор, который может быть встроен в бюстгалтер и использоваться для скрининга рака молочной железы. В новом исследовании команда использовала похожий подход для разработки портативного патча, который можно приклеить к коже и снимать ультразвуковые изображения органов, находящихся внутри тела.

Для первой демонстрации исследователи решили сосредоточиться на мочевом пузыре, частично вдохновленные братом Дагдевирен, которому несколько лет назад был поставлен диагноз рака почки. После ампутации одной из почек он испытывал затруднение в полном опорожнении мочевого пузыря. Дагдевирен задумалась, не поможет ли ультразвуковой монитор, который показывает, насколько полон мочевой пузырь, пациентам, аналогичным ее брату, или людям с другими проблемами мочевого пузыря или почек.


 — Канан Дагдевирен.

В настоящее время единственный способ измерить объем мочевого пузыря — использование традиционного объемного ультразвукового зонда, который требует посещения медицинского учреждения. Дагдевирен и ее коллеги хотели разработать портативную альтернативу, которую пациенты могли бы использовать дома.

Для этого они создали гибкую пластину из силиконового каучука, встроенную в нее пять ультразвуковых массивов, изготовленных из нового пьезоэлектрического материала, разработанного исследователями специально для этого устройства. Массивы расположены в форме креста, что позволяет пластырьу визуализировать весь мочевой пузырь, который имеет размеры около 12 на 8 сантиметров, когда он полон.

Полимер, из которого состоит пластырь, липкий и мягко прилипает к коже, облегчая его закрепление и снятие. После наклеивания на кожу его можно дополнительно закрепить с помощью нижнего белья.

В рамках исследования совместно с коллегами из Центра ультразвуковых исследований и трансляции и отделения радиологии Генеральной больницы Массачусетса исследователи показали, что новый пластырь может делать изображения, сравнимые с теми, что делаются традиционным ультразвуковым датчиком, и эти изображения можно использовать для отслеживания изменений в объеме мочевого пузыря.

Для исследования исследователи привлекли 20 пациентов с различными индексами массы тела. Сначала субъекты изображались с полным мочевым пузырем, затем с частично пустым и, наконец, с полностью пустым мочевым пузырем. Изображения, полученные с помощью нового пластыря, были схожего качества с теми, что делают традиционным ультразвуком, и ультразвуковые массивы работали на всех субъектах независимо от их индекса массы тела.