Esnek ultrasonik yama: Vücudun derinliklerinde arteriyel kan basıncının gerçek zamanlı izlenmesi!
Kılavuz
Son zamanlarda, California Üniversitesi, San Diego'daki araştırmacılar, insanların kardiyovasküler sorunları erken dönemde daha yüksek doğrulukla tespit etmelerine yardımcı olmak için cildin derinlerindeki arteriyel kan basıncını invazif olmayan bir şekilde izleyebilen yeni bir ultrason yaması türü geliştirdiler. Testte, yamanın performansı, kan basıncını ölçmenin bazı klinik yöntemleriyle karşılaştırılabilir.
arka fon
Günümüzde, gelişen sınır teknolojilerinden biri olarak, fizyolojik gösterge izleme işlevine sahip esnek giyilebilir cihazlar büyük ilgi gördü. Bu tür giyilebilir cihazlar, çeşitli insan fizyolojik sağlık verilerini gerçek zamanlı olarak izlemek için cilt gibi insan yumuşak dokularına uygulama için çok uygundur. Yazar, bu alanda aşağıdakiler gibi birçok bilimsel araştırma vakası sunmuştur:
1) İnsan sağlığını ter yoluyla izlemek için Berkeley'deki California Üniversitesi tarafından geliştirilen bir bileklik.
(Resim kaynağı: California Üniversitesi, Berkeley)
2) Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rutgers Üniversitesi'nin New Brunswick kampüsündeki mühendisler, kan hücrelerini sayarak kanser ve lösemi gibi hastalıkları teşhis etmeye yardımcı olabilecek yeni bir akıllı bilezik türü yarattı.
(Resim kaynağı: Abbas Furniturewalla)
3) Amerikan Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü'nden mühendisler, giyilebilir minyatür bir elektronik dövme geliştirdiler. Terdeki alkol içeriğini tespit ederek, güvensiz içkinin neden olduğu alkolikler için trafik kazalarını, şiddeti ve sağlık sorunlarını azaltmaya yardımcı olur.
(Resim kaynağı: Amerikan Kimya Derneği)
4) Güney Kore'deki Seul Temel Bilim Enstitüsü'ndeki bilim adamları tarafından geliştirilen esnek grafen bileklik, diyabeti izleyebilir ve tedavi edebilir.
(Fotoğraf kredisi: Hui Won Yun / Seul Ulusal Üniversitesi)
5) Güney Kore'deki Daegu Kyungbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Northwestern Üniversitesi'nden uluslararası bir araştırma ekibi, kalp atış hızı, solunum, kas hareketi ve diğer sağlık verilerini izleyebilen ve verileri bir akıllı telefona kablosuz olarak gönderebilen yeni bir elektronik cilt türü geliştirdi.
(Resim kaynağı: Daegu Kyungbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü)
Yenilikçilik
Yukarıda belirtilen esnek giyilebilir cihazlara benzer şekilde, bugün herkes için yeni bir cihaz tanıtacağım.
Son zamanlarda, California Üniversitesi, San Diego'daki (UC San Diego) araştırmacılar, insanların kardiyovasküler problemleri erken tespit etmelerine yardımcı olmak için cildin derinlerindeki arteriyel kan basıncını invazif olmayan bir şekilde izleyebilen yeni bir ultrason yaması türü geliştirdiler ve Daha yüksek doğruluk. Testte, yamanın performansı, kan basıncını ölçmenin bazı klinik yöntemleriyle karşılaştırılabilir.
(Resim kaynağı: Chonghe Wang / Doğa Biyomedikal Mühendisliği)
İlgili araştırma sonuçları 11 Eylül'de Nature Biomedical Engineering dergisinde yayınlandı.
teknoloji
Yama, vücudun derinliklerinden gelen diğer yaşamsal belirtileri ve fizyolojik sinyalleri non-invaziv bir şekilde takip etmesi beklenen ultrason kullanır.
Kaliforniya Üniversitesi, San Diego'daki Jacobs Mühendislik Fakültesi Nano Mühendislik Bölümü'nde profesör olan Sheng Xu ve makalenin ilgili yazarı şunları söyledi: "Şu anda, giyilebilir cihazlar cilt yüzeyindeki sinyalleri algılamakla sınırlı veya çok altında değil. Ancak, Buzdağının tepesini gördük. Ultrason teknolojisini giyilebilir cihazlara entegre ederek, deri yüzeyinin altında meydana gelen diğer birçok sinyali ve biyolojik olayı ve aktiviteyi invazif olmayan bir şekilde yakalayabilmeye başlıyoruz. "
San Diego'daki California Üniversitesi Giyilebilir Sensör Merkezi'nin bir üyesi olan Xu, "Giyilebilir elektronik cihazların algı aralığına üçüncü bir boyut ekliyoruz" dedi.
Bu yeni ultrason yaması, ana arterlerdeki merkezi arter basıncını cildin dört santimetre (bir inçten fazla) altına kadar sürekli olarak izleyebilir.
Bu cihaz, üst koldaki şişirilebilir manşet tarafından ölçülen kan basıncıyla aynı olmayan merkezi arter basıncını ölçebilir (buna "periferik kan basıncı" denir). Merkezi arter basıncı, kanı kalpten doğrudan vücuttaki diğer ana organlara taşıyan merkezi arterlerdeki kan basıncıdır. Tıp uzmanları, merkezi arteriyel kan basıncının periferik kan basıncından daha doğru olduğuna ve bunun kalp hastalığını tahmin etmeye daha elverişli olduğuna inanıyor.
Bununla birlikte, geleneksel tespit yöntemleri merkezi arter basıncını ölçemez, bu nedenle en gelişmiş klinik yöntemler gereklidir, ancak invazivdir. Bu yöntemler arasında hastanın kolundaki, kasığındaki veya boynundaki bir artere bir kateter yerleştirilmesi ve kalbe yönlendirilmesi yer alır.
Non-invaziv yöntemler olmasına rağmen, non-invaziv yöntemler tutarlı bir şekilde doğru okumalar üretemez. Bu yöntem, tonometre olarak da adlandırılan kurşun kalem benzeri bir probun doğrudan ana kan damarlarının üzerindeki deriye yerleştirilmesini içerir. İyi bir okuma elde etmek için sfigmomanometre, doğru açı ve doğru miktarda basınç uygulanarak sabit tutulmalıdır. Ancak, spesifik teste ve doktora bağlı olarak değişecektir.
Makalenin ilk yazarı ve San Diego'daki California Üniversitesi Nanomühendislik Bölümü'nde yüksek lisans öğrencisi olan Chonghe Wang şunları söyledi: "Bu tür bir test büyük ölçüde operatöre bağlıdır. Doğru teknolojiyle bile, sfigmomanometrenin probunu bir milimetre hareket ettirirseniz, veriler değişir Hatalı. Sfigmomanometreye çok fazla bastırırsanız, kan damarlarına çok fazla basınç uygulayacak ve bu da verileri etkileyecektir. "Tansiyon aleti ayrıca hastanın hareketsiz oturmasını gerektirir ve bu da sürekli izlemeyi zorlaştırır. Ve yağ dokusundan iyi okumalar elde edecek kadar hassas olamaz.
California San Diego Üniversitesi liderliğindeki bir ekip uygun bir alternatif geliştirdi: esnek, gerilebilir ultrasonik bir yama. Cilde takılabilir ve kullanıcı hareket halindeyken bile her seferinde doğru merkezi arteriyel kan basıncı ölçümleri sağlar.
Yama testi yamayı önkoluna, bileğine, boynuna ve ayaklarına takan bir erkek denek üzerinde yapılır. Denek hareketsiz ve hareket halindeyken test ayrı ayrı yapılır. Yama tarafından toplanan değerler, ticari tansiyon monitörlerinden daha tutarlı ve doğrudur. Yamanın okunması, geleneksel bir ultrasonik prob tarafından toplanan okumayla da karşılaştırılabilir.
(Resim kaynağı: Chonghe Wang / Doğa Biyomedikal Mühendisliği)
Wang şunları söyledi: "Bu araştırmanın ana ilerlemesi, ultrason teknolojisini giyilebilir bir platforma aktarmaktır. Bu çok önemlidir çünkü artık sadece yüzeysel değil, deri altındaki ana kan damarlarının sürekli, invazif olmayan tespiti yapabiliyoruz. organizasyon. "
Bu yama, "ada köprüsü" yapısına sahip bir modele sahip silikon bir elastomer tabakadır. Küçük elektronik bileşenler (adalar) birbirine yay benzeri tellerle (köprüler) bağlanır. Her ada elektrotlar ve içinden bir elektrik akımının ultrasonik dalgalar üretebildiği "piezoelektrik dönüştürücü" adı verilen bir cihaz içerir. Bunları birbirine bağlayan köprü, ince yay benzeri bir bakır telden oluşur. Bu ada-köprü yapısı, yamanın tamamının cilde uyum sağlamasına izin verir ve esneme, bükülme ve bükülme elektronik işleve zarar vermez.
(Resim kaynağı: referans [2])
Yama, cildin dört santimetre altında bulunan arterlerin çapını sürekli olarak kaydetmek için ultrason kullanır. Daha sonra bu bilgiler, özelleştirilmiş yazılım aracılığıyla bir dalga biçimine dönüştürülür. Dalga biçimindeki her tepe, çukur ve adım, ayrıca tüm dalga biçimi şekli, kalpteki belirli bir etkinliği veya olayı temsil eder. Bu sinyaller, hastaların kardiyovasküler sağlığını değerlendirmek için doktorlara birçok ayrıntılı bilgi sağlar. Bu bilgi kalp yetmezliğini tahmin etmek, kan akışının iyi olup olmadığını belirlemek vb. İçin kullanılabilir.
değer
Bu yamanın uygulamaları, kalp veya akciğer hastalıkları olan hastaların yanı sıra kritik hastalarda veya cerrahi hastalarda kan basıncı değişikliklerinin gerçek zamanlı ve sürekli izlenmesini içerir. Bu çalışmaya katılan doktorlar, bu teknolojinin çeşitli hastane tedavilerinde kullanılabileceğini söylediler.
Makalenin ortak yazarlarından biri olan California San Diego Hastanesi'nde radyolog olan Dr. Brady Huang şunları söyledi: Kardiyovasküler tıbbın büyük bir tamamlayıcısı olması bekleniyor. Ameliyathanede, özellikle karmaşık kalp ve akciğer cerrahisinde gerçek zamanlı, Bu cihazın geleneksel yöntemlerin yerini alma potansiyeline sahip olduğu yer olan merkezi arter basıncını doğru bir şekilde değerlendirin. "
gelecek
Araştırmacılar, yamanın klinik olarak kullanılmasına daha uzun bir yol olduğunu söylüyor. İlgili iyileştirmeler arasında güç kaynağı, veri işleme ünitesi ve kablosuz iletişim işlevlerinin yamaya entegrasyonu bulunmaktadır.
Xu, "Şimdi, bu işlevler harici ekipmanın kablolarıyla sağlanmalı. Laboratuvardan kliniğe itmek istiyorsak, tüm bu bileşenleri tahtada donatmamız gerekiyor."
Ekip, projenin bir sonraki aşaması için veri işleme ve kablosuz teknoloji uzmanlarıyla işbirliği yapmaya çalışıyor.
Anahtar kelime
Ultrason, akıllı yama, esnek elektronikler, giyilebilir teknoloji
Referans
[1]
[2] https://www.nature.com/articles/s41551-018-0287-x
