Un cerotto grande quanto un francobollo che esegue ecografie

‎Lo studio include anche gli autori principali Chonghe Wang e Xiaoyu Chen, e i co-autori Liu Wang, Mitsutoshi Makihata e Tao Zhao del MIT, insieme a Hsiao-Chuan Liu della Mayo Clinic di Rochester, Minnesota.‎

‎Per l’immagine con gli ultrasuoni, un tecnico applica prima un gel liquido sulla pelle di un paziente, che agisce per trasmettere onde ultrasoniche. Una sonda, o trasduttore, viene quindi premuta contro il gel, inviando onde sonore nel corpo che riecheggiano dalle strutture interne e tornano alla sonda, dove i segnali echi vengono tradotti in ‎‎immagini visive‎‎.‎

‎Per i pazienti che richiedono lunghi periodi di imaging, alcuni ospedali offrono sonde fissate a bracci robotici in grado di tenere un trasduttore in posizione senza stancarsi, ma il gel ad ultrasuoni liquido scorre via e si asciuga nel tempo, interrompendo l’imaging a lungo termine.‎

‎Negli ultimi anni, i ricercatori hanno esplorato progetti per sonde a ultrasuoni estensibili che fornirebbero immagini portatili e a basso profilo degli organi interni. Questi progetti hanno fornito una serie flessibile di piccoli trasduttori ad ultrasuoni, l’idea è che un tale dispositivo si estenderebbe e si conformebbe al corpo di un paziente.‎

‎Ma questi progetti sperimentali hanno prodotto immagini a bassa risoluzione, in parte a causa del loro allungamento: nel muoversi con il corpo, i trasduttori spostano la posizione l’uno rispetto all’altro, distorcendo l’immagine risultante.‎

‎”Lo strumento di ‎‎imaging a ultrasuoni‎‎ indossabile avrebbe un enorme potenziale nel futuro della diagnosi clinica. Tuttavia, la risoluzione e la durata dell’imaging dei cerotti a ultrasuoni esistenti è relativamente bassa e non possono visualizzare organi profondi “, afferma Chonghe Wang, che è uno studente laureato del MIT.‎

‎‎Il nuovo adesivo a ultrasuoni del team del MIT produce immagini ad alta risoluzione per una durata più lunga accoppiando uno strato adesivo elastico con una serie rigida di trasduttori. “Questa combinazione consente al dispositivo di conformarsi alla pelle mantenendo la posizione relativa dei trasduttori per generare immagini più chiare e precise”. Wang dice.‎

‎Lo strato adesivo del dispositivo è costituito da due sottili strati di elastomero che incapsulano uno strato intermedio di idrogel solido, un materiale per lo più a base d’acqua che trasmette facilmente ‎‎le onde sonore‎‎. A differenza dei tradizionali gel ad ultrasuoni, l’idrogel del team del MIT è elastico ed elastico.‎

‎”L’elastomero previene la disidratazione dell’idrogel”, afferma Chen, un postdoc del MIT. “Solo quando l’idrogel è altamente idratato le onde acustiche possono penetrare efficacemente e fornire immagini ad alta risoluzione degli organi interni”.‎

‎Lo strato inferiore di elastomero è progettato per aderire alla pelle, mentre lo strato superiore aderisce a una rigida serie di trasduttori che il team ha anche progettato e fabbricato. L’intero adesivo ad ultrasuoni misura circa 2 centimetri quadrati di diametro e 3 millimetri di spessore, circa l’area di un francobollo.‎

‎I ricercatori hanno eseguito l’adesivo ad ultrasuoni attraverso una batteria di test con volontari sani, che indossavano gli adesivi su varie parti del loro corpo, tra cui collo, petto, addome e braccia. Gli adesivi sono rimasti attaccati alla loro pelle e hanno prodotto immagini chiare delle strutture sottostanti per un massimo di 48 ore. Durante questo periodo, i volontari hanno svolto una varietà di attività in laboratorio, da seduti e in piedi, a jogging, ciclismo e sollevamento pesi.‎

‎Dalle immagini degli adesivi, il team è stato in grado di osservare il diametro variabile dei principali vasi sanguigni quando è seduto rispetto a quello in piedi. Gli adesivi hanno anche catturato dettagli di organi più profondi, come il modo in cui il cuore cambia forma mentre esercita durante l’esercizio. I ricercatori sono stati anche in grado di osservare lo stomaco distendersi, quindi ridursi mentre i volontari bevevano e poi passavano il succo fuori dal loro sistema. E mentre alcuni volontari sollevavano pesi, il team poteva rilevare modelli luminosi nei muscoli sottostanti, segnalando microdanni temporanei.‎

‎”Con l’imaging, potremmo essere in grado di catturare il momento in un allenamento prima dell’uso eccessivo e fermarci prima che i muscoli diventino doloranti”, afferma Chen. “Non sappiamo ancora quando potrebbe essere quel momento, ma ora possiamo fornire dati di imaging che gli esperti possono interpretare”.‎

‎Il team sta lavorando per far funzionare gli adesivi in modalità wireless. Stanno anche sviluppando algoritmi software basati sull’intelligenza artificiale in grado di interpretare e diagnosticare meglio le immagini degli adesivi. Quindi, Zhao immagina che gli adesivi a ultrasuoni potrebbero essere confezionati e acquistati da pazienti e consumatori e utilizzati non solo per monitorare vari organi interni, ma anche la progressione dei tumori, così come lo sviluppo dei feti nell’utero.‎

‎”Immaginiamo di poter avere una scatola di adesivi, ognuno progettato per immaginare una diversa posizione del corpo”, dice Zhao. “Crediamo che questo rappresenti una svolta nei dispositivi indossabili e nell’imaging medico”.‎