Bärbar ultraljudssensor ger kontinuerlig hjärtavbildning

Ett bärbart ultraljudssystem för hjärtat som till och med kan fungera under ett träningspass har utvecklats av forskare från University of California San Diego. Teamet hoppas att den frimärksstora sensorn, som kan bedöma både hjärtats funktion och struktur, ska göra långvarig hjärtskanning tillgänglig för en stor befolkning.

Enligt British Heart Foundation, bara i Storbritannien, lever 7.6 miljoner med en hjärt- eller cirkulationssjukdom och cirka 460 människor dör varje dag av samma. Även om hjärtsjukdomar är den vanligaste dödsorsaken bland äldre, blir de också allt vanligare bland unga.

"Hjärtat genomgår alla möjliga olika patologier", förklarar medförfattare och materialvetare Hongjie Hu. "Oavsett om det är så att en stark men normal sammandragning av hjärtkamrarna leder till volymfluktuationer, eller att ett hjärtmorfologiskt problem har uppstått som en nödsituation, visar realtidsbildövervakning av hjärtat hela bilden i levande detalj."

Problemet med hjärtavbildning är att ekokardiogram vanligtvis kräver högutbildade tekniker och skrymmande skanningsmaskineri, medan CT- och PET-skanningar kan vara obekväma för vissa och kommer med den extra faktorn att utsätta patienter för strålning.

Dessutom är många problem med hjärtfunktionen intermittenta, eller blir bara uppenbara när kroppen är i rörelse, konstaterar forskarna. Stora, fasta utrustningar lämpar sig illa för långtidsövervakning och kan absolut inte avbilda rörliga patienter.

Däremot, säger projektledare och nanoingenjör Sheng Xu, kan den nya sensorn bäras i 24 timmar på en gång, vilket gör det möjligt för "vem som helst att använda ultraljudsbilder på språng".

Centralt i Xu och kollegors system är ett bärbart, stretchigt och vidhäftande plåster – 1.9 × 2.2 cm i storlek, knappt en millimeter tjock och mjuk som huden – som avger och tar emot ultraljudsvågor. Plåstret avbildar hjärtats struktur i realtid och med hög rumslig och tidsmässig upplösning.

Dessutom gör artificiell intelligens inbyggda i enheten att den kan avgöra hur mycket blod hjärtat faktiskt pumpar – en viktig mätning, eftersom misslyckande med att pumpa tillräckligt med blod ofta är roten till många hjärt-kärlsjukdomar.

Plåstrets design gör den idealisk för användning på kroppar i rörelse. Som medförfattare och nanoingenjör Xiaoxiang Gao noterar, den kan fästas på bröstet med minimal begränsning av försökspersonens rörelser, till och med ge en kontinuerlig avläsning av hjärtaktiviteter före, under och efter träning. I dagsläget behöver patchen kopplas till en dator via kablar, men forskarna säger att de har utvecklat en trådlös krets för att ta bort denna begränsning.

"Den ökande risken för hjärtsjukdomar kräver mer avancerade och inkluderande övervakningsprocedurer", säger Xu. "Genom att förse patienter och läkare med mer grundliga detaljer, är kontinuerlig hjärtbildsövervakning i realtid redo att i grunden optimera och omforma paradigmet för hjärtdiagnoser."

Expert på kardiovaskulär bildbehandling Alastair Moss från University of Leicester, som inte var involverad i den aktuella studien, säger att systemet har förmågan att "omvandla" hur läkare övervakar och behandlar hjärtsjukdomar bland högriskpatienter. "Högkvalitativ bildbehandling kan hjälpa till att rädda liv för människor med hjärtsjukdomar", säger han. "Det är häpnadsväckande att tänka att vi kommer att kunna ta ekokardiografi utanför traditionella vårdmiljöer och lägga den direkt i händerna på patienter."

Ultraljudsdekal ger kontinuerlig avbildning av inre organ

Steffen Petersen – en kardiolog vid Queen Mary University of London, som inte heller var inblandad i denna studie – håller med och lovordar särskilt plåstrets förmåga att tillhandahålla kontinuerliga dataflöden under dagliga aktiviteter. Han tillägger: "Potentialen för sådan teknologi inom kardiologi är enorm och att bedöma hjärtstruktur och funktion på ett sådant sätt kommer att leda till ytterligare uppfinningar och kliniska indikationer."

När deras första studie är klar, försöker Xu och kollegor förbättra sensordesignen, miniatyrisera dess kraftsystem och generalisera djupinlärningsmodellen så att den kan användas av en större population av patienter. De kommer också att flytta för att kommersialisera tekniken – via deras nystartade Softsonics – under de kommande åren, med förväntningen att en enda enhet sannolikt kommer att kosta runt $80 (£66).

Studien beskrivs i Natur.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/wearable-ultrasound-sensor-provides-continuous-cardiac-imaging/