Přeskočit na obsah

Ultrazvukové náplasti – užitečný vynález, nebo zbytný technologický výstřelek?

16-DIGI L FIL MIT-Ultrasound-sticker-01-PRESS_credit_Felice Frankel
PRESS_credit_Felice Frankel

Ultrazvuk do kapsy a do každé rodiny. I tak by mohla dle představ výzkumníků z Technologického institutu v Massachusetts (MIT) vypadat budoucnost ultrazvukového vyšetření. První velký krok směrem k naplnění této romantické vize už vědci z MIT udělali – představili své nové ultrazvukové náplasti. Jsou ve velikosti poštovní známky, jsou nositelné a na rozdíl od obdobných pokusů v minulosti poskytují snímky srdce, plic a dalších vnitřních orgánů i ve vysokém rozlišení.

Princip klasického ultrazvukového vyšetření je většině čtenářů Medical Tribune dobře znám. Pro některé je dokonce práce s ultrazvukem denním chlebem. Ale protože chceme pohlédnout do budoucnosti, neuškodí stručný popis současnosti.

S příchodem ultrazvuku kdysi lékaři a pacienti získali bezpečný a neinvazivní nástroj nabízející živé obrazy vnitřních orgánů. Vyškolený lékař využívá k zachycení ultrazvukových snímků speciální sondu, pomocí které nasměruje zvukové vlny do těla. Tyto vlny se odrážejí zpět a vytvářejí snímky srdce, plic a dalších orgánů. I když v současnosti již lékaři mají k dispozici i kompaktní a skladné přístroje, obvykle se pacienti podstupující ultrazvukové vyšetření setkají v nemocnicích a ordinacích specialistů spíše s objemným a těžko přenosným přístrojem. Zařízení navržené výzkumníky z MIT by však mohlo tuto technologii učinit stejně mobilní a dostupnou jako klasické náplasti zakoupené v lékárně.

Podle technologického návrhu inženýrů MIT by se nová ultrazvuková náplast mohla přilepit na kůži pacienta až na dobu 48 hodin, během kterých by kontinuálně poskytovala snímky vnitřních orgánů ve vysokém rozlišení.

Podle MIT již výzkumníci provedli řadu testů na zdravých dobrovolnících, které prý prokázaly, že jejich vynález je schopen spolehlivě a kvalitně zobrazovat hlavní cévy i hlouběji uložené orgány jako srdce, plíce či žaludek. Náplasti si během testování udržovaly silnou přilnavost a zachycovaly změny ve vyšetřovaných oblastech i během vybraných sportovních aktivit.

Současný design náplastí ovšem stále vyžaduje připojení k přístrojům, které převádějí odražené zvukové vlny do obrazů. I přes tento nedořešený problém si ale výzkumníci umějí představit, že by tyto náplasti už nyní mohly být dobře využitelné v praxi. Zařízení by bylo možné aplikovat pacientům stejně snadno jako elektrody na EKG a kontinuálně by zobrazovalo vnitřní orgány bez nutnosti nepřetržité přítomnosti lékaře.

MIT věří, že pokud se podaří zařízení vyrobit tak, aby fungovalo i bezdrátově – což je cíl, na kterém výzkumníci stále ještě pracují –, ultrazvukové náplasti by mohly být vyráběny jako nositelný produkt, který by si pacienti mohli vzít z ordinace či nemocnice domů, nebo dokonce zakoupit v lékárně. Vize výzkumníků je ale ještě mnohem hlubší. „Máme představu, že několik ultrazvukových náplastí připevněných na různých částech těla by komunikovalo s mobilním telefonem pacienta a algoritmy umělé inteligence by dokázaly snímky na vyžádání analyzovat,“ říká profesor strojního a civilního inženýrství a hlavní autor studie Xuanhe Zhao, který věří, že se jeho týmu podařilo zahájit novou éru zobrazovacích metod.

Předchozí pokusy selhaly

Pro většinu indikací ultrazvukového vyšetření si lékaři bez problému vystačí se současným přístrojovým vybavením. Vyšetření obvykle trvá jen několik málo minut. Lékař nejprve na kůži pacienta nanese vodivý gel, který přenáší ultrazvukové vlny. Sonda pak po přiložení na gel vysílá do těla zvukové vlny, které se odrážejí od vnitřních struktur a zpět do sondy, kde jsou získané informace převedeny do obrazů.

Navrhovaný design ultrazvukových náplastí předjímá situace, kdy lékaři uznají za vhodné pacienta nepřetržitě snímkovat po delší časový úsek. V těchto případech nabízejí některé nemocnice v zahraničí ultrazvukové sondy připevněné k robotickým pažím. Ty udrží snímač v požadované pozici, aniž by se na rozdíl od lékaře unavily. Gel potřebný pro přenos dat však časem odtéká a vysychá, čímž se dlouhodobé kontinuální zobrazování přeruší.

MIT ve své zprávě připomíná, že v posledních letech výzkumníci zkoumali i možnosti roztažitelných ultrazvukových sond, které poskytovaly přenosné, nízkoprofilové zobrazování vnitřních orgánů. Od této inovace si tehdy výzkumníci slibovali, že díky řadě malých ultrazvukových převodníků se zařízení při pohybu natáhne a přizpůsobí se tělu pacienta.

Bohužel právě to, co mělo být hlavní předností, způsobovalo, že zařízení poskytovalo pouze snímky s nízkým rozlišením. Při pohybu těla převodníky posouvají i svou polohu, a deformují tak výsledný obraz.

Reálná budoucnost, nebo utopie?

Nové ultrazvukové náplasti výzkumníků MIT prý výše uvedenými neduhy netrpí, a tak autoři studie spatřují v novém nástroji obrovský potenciál pro klinickou diagnostiku. A nejen pro ni. Náplasti by se podle všeho mohly výhledově uplatnit i v běžném životě, například u sportovců.

Vědci testovali náplasti na dobrovolnících, kteří během 48 hodin prováděli všechny běžné činnosti, a to včetně sportovních aktivit, konkrétně běhu, jízdy na kole a zvedání činek. Ze získaných snímků byl tým schopen pozorovat měnící se průměr hlavních cév vsedě oproti poloze vestoje. Náplasti také zachycovaly detaily hlubších orgánů. Například jak srdce mění tvar, když se namáhá během cvičení. Při zvedání činek mohl tým detekovat jasné vzory ve strukturách svalů signalizující dočasné mikropoškození.

„Díky takovým možnostem zobrazování bychom mohli být schopni zachytit okamžik cvičení před přetížením a zastavit se dříve, než budou svaly bolet,“ navrhuje možnost všednodenního využití jeden z hlavních autorů studie Xiaoyu Chen.

Budoucnost vynálezu výzkumníků z Massachusetts je stejně jako šíře jeho využití zatím ve hvězdách. Jako potenciálně zajímavou technologii jej však hodnotí i jeden z předních českých kardiologů Miloš Táborský. Nadšení však mírní. „Jedná se o technologickou inovaci, kterou je především nutno validovat z bezpečnostního i medicínského hlediska. Cesta k validaci je dlouhá, minimálně pět let,“ upozorňuje profesor Táborský, který však v nové technologii spatřuje možný přínos pro některé pacienty. „Indikace k dlouhodobé ultrazvukové monitoraci primárně nejsou stanoveny, nicméně dovedu si dobře představit určité klinické scénáře, kde by to mohlo být přínosem – například riziková gravidita, srdeční selhání a jiné,“ uvádí konkrétní možnosti využití kontinuálního ultrazvuku. Táborský ovšem připomíná také dosud nepřekročitelné limity technologií. Alfou a omegou zobrazovacích metod bude totiž vždy interpretace získaných snímků týmem zkušených lékařů.

K VĚCI...

Pohled zblízka

Nová ultrazvuková náplast vytváří snímky s vyšším rozlišením po delší dobu spárováním pružné adhezivní vrstvy s pevným polem snímačů. Tato kombinace umožňuje, aby se zařízení přizpůsobilo pokožce a zároveň zachovalo relativní umístění snímačů pro generování jasnějších a přesnějších snímků. Lepicí vrstva zařízení je vyrobena ze dvou tenkých vrstev elastomeru, které zapouzdřují střední vrstvu pevného hydrogelu, jenž snadno přenáší zvukové vlny. Na rozdíl od tradičních ultrazvukových gelů je hydrogel týmu MIT elastický a pružný. Elastomer zabraňuje dehydrataci hydrogelu. Spodní elastomerová vrstva je navržena tak, aby přilnula k pokožce, zatímco vrchní vrstva k pevné řadě měničů. Celá ultrazvuková nálepka má tloušťku 3 milimetry a měří asi 2 cm2 – přibližně jako plocha poštovní známky.

Sdílejte článek

Doporučené

Spánkové poruchy spojené s covidem‑19

20. 9. 2022

Výzkumníci z Centra výzkumu spánku a chronobiologie Národního ústavu duševního zdraví (NUDZ) realizují rozsáhlý výzkum vlivu onemocnění covid‑19 na…

Využití telemedicíny v diabetologii

19. 9. 2022

Na největším letošním setkání diabetologů, 58. diabetologických dnech v Luhačovicích, v bloku věnovaném technologiím představil předseda ČDS prof.…