신체 내부를 볼 수 있는 초음파 접착제

신체 내부를 볼 수 있는 초음파 접착제

신체 내부를 볼 수 있는 초음파 접착제? 초음파 영상은 신체의 작동을 안전하고 비침습적으로 들여다볼 수 있는 창이 되어 임상의에게 환자의 내부 장기에 대한 실시간 영상을 제공합니다. 이러한 이미지를 캡처하기 위해 숙련된 기술자는 초음파 지팡이와 프로브를 조작하여 음파를 신체로 유도합니다. 이러한 파동은 다시 반사되어 환자의 심장, 폐 및 기타 심부 기관의 고해상도 이미지를 생성합니다. 현재 초음파 영상은 병원과 진료실에서만 사용할 수 있는 부피가 크고 전문적인 장비가 필요합니다. 하지만 MIT 엔지니어들의 새로운 디자인은 이 기술을 약국에서 반창고를 구입하는 것만큼이나 웨어러블하고 접근하기 쉽게 만들 수 있습니다. 엔지니어들은 오늘 사이언스에 게재된 논문에서 피부에 달라붙어 48시간 동안 내부 장기를 연속적으로 초음파 촬영할 수 있는 스탬프 크기의 새로운 초음파 스티커의 디자인을 발표했습니다. 연구진은 이 스티커를 자원봉사자들에게 적용하여 주요 혈관과 심장, 폐와 같은 심부 기관의 실시간 고해상도 이미지를 생성하는 장치를 보여주었습니다. 스티커는 강력한 접착력을 유지했으며, 자원봉사자들이 앉기, 서기, 조깅, 자전거 타기 등 다양한 활동을 수행하면서 기저 장기의 변화를 포착했습니다. 현재 디자인에서는 반사된 음파를 이미지로 변환하는 기기에 스티커를 연결해야 합니다. 연구진은 현재 형태에서도 스티커가 즉시 적용될 수 있다고 지적합니다. 예를 들어서 심장 모니터링 EKG 스티커와 유사하게 병원에 입원한 환자에게 이 장치를 적용할 수 있으며, 기술자가 장시간 조사를 고정하지 않고도 내부 장기를 지속적으로 이미지화할 수 있습니다. 현재 연구팀이 목표로 하고 있는 무선으로 기기를 작동시킬 수 있다면 초음파 스티커를 환자가 진료실에서 집으로 가져가거나 약국에서 구입할 수 있는 웨어러블 영상 제품으로 만들 수 있습니다. 이 연구의 수석 저자인 MIT의 기계 공학 및 토목 및 환경 공학 교수인 자오는 신체의 여러 위치에 부착된 몇 가지 패치를 상상하고 있으며, 패치는 AI 알고리즘이 주문형 이미지를 분석하는 휴대폰과 통신할 것이고 우리는 웨어러블 이미징의 새로운 시대를 열었다고 믿습니다: 몸에 패치를 몇 개만 붙이면 내부 장기를 볼 수 있다고 말했습니다. 이 연구에는 미네소타주 로체스터에 위치한 메이요 클리닉의 샤오추안 리우와 함께 수석 저자인 총허 왕과 샤오유 첸, MIT의 공동 저자인 리우 왕, 마키하타 미쓰토시, 타오 자오도 포함되어 있습니다. 다음으로 끈적끈적한 문제에 대해서 말씀드리겠습니다. 초음파로 영상을 촬영하려면 먼저 기술자가 환자의 피부에 액체 젤을 발라 초음파를 전달하는 역할을 합니다. 그런 다음 프로브 또는 트랜스듀서를 젤에 대고 누르면 음파가 내부 구조물에서 울려 퍼지고 다시 프로브로 보내져 메아리친 신호가 시각적 이미지로 변환됩니다. 장기간의 영상 촬영이 필요한 환자를 위해 일부 병원에서는 로봇 팔에 부착된 프로브를 제공하여 피곤하지 않게 트랜스듀서를 제자리에 고정할 수 있지만 액체 초음파 젤은 시간이 지남에 따라 흘러내려 건조되어 장기적인 영상 촬영이 중단됩니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 내부 장기를 휴대할 수 있고 프로필이 낮은 영상으로 촬영할 수 있는 신축성 초음파 프로브의 설계를 연구해 왔습니다. 이러한 설계는 유연한 소형 초음파 트랜스듀서 배열을 제공했으며, 이러한 장치가 환자의 신체에 맞춰 신축성을 높여줄 것이라는 아이디어였습니다. 그러나 이러한 실험 설계는 부분적으로 신축성 때문에 저해상도 이미지를 생성했습니다. 신체와 함께 움직일 때 트랜스듀서는 서로 상대적으로 위치를 이동하여 결과 이미지를 왜곡합니다. 이에 대해 전문지식을 가지고 있는 총허 왕은 웨어러블 초음파 영상 도구는 향후 임상 진단에 큰 잠재력을 발휘할 것입니다. 그러나 기존 초음파 패치의 해상도와 영상 촬영 시간은 상대적으로 낮고 심부 장기를 영상화할 수 없다고 말했습니다, 다음으로 인사이드 룩에 대해서 설명하도록 하겠습니다. MIT 팀의 새로운 초음파 스티커는 신축성 있는 접착제 층과 견고한 트랜스듀서 어레이를 페어링하여 더 긴 시간 동안 고해상도 이미지를 생성합니다. 왕은 이 조합을 통해 장치는 피부에 순응하는 동시에 트랜스듀서의 상대적 위치를 유지하여 더 명확하고 정확한 이미지를 생성할 수 있다고 밝혔습니다. 이 장치의 접착제 층은 음파를 쉽게 전달하는 대부분 수성 소재인 고체 하이드로젤의 중간 층을 캡슐화하는 두 개의 얇은 엘라스토머 층으로 만들어집니다. 기존 초음파 젤과 달리 MIT 팀의 하이드로젤은 신축성이 뛰어나고 신축성이 뛰어납니다. MIT 포스트닥인 첸은 엘라스토머는 하이드로젤의 탈수를 방지하고 하이드로겔에 수분이 많이 공급되어야만 음향파가 효과적으로 침투하여 내부 장기에 대한 고해상도 영상을 제공할 수 있다고 말합니다. 하단 엘라스토머 층은 피부에 달라붙도록 설계되었으며, 상단 층은 팀이 설계하고 제작한 견고한 트랜스듀서 배열에 달라붙습니다. 전체 초음파 스티커의 크기는 가로 약 2 제곱센티미터에 두께는 우표 면적 정도인 3 밀리미터입니다. 연구진은 건강한 지원자들과 함께 일련의 테스트를 통해 초음파 스티커를 실행했으며 지원자들은 목, 가슴, 복부, 팔 등 신체의 다양한 부위에 스티커를 붙였습니다. 스티커는 피부에 부착된 상태로 유지되었으며 최대 48시간 동안 기본 구조물의 선명한 이미지를 생성했습니다. 이 기간 동안 자원봉사자들은 앉아서 서기부터 조깅, 자전거 타기, 웨이트 리프팅에 이르기까지 실험실에서 다양한 활동을 수행했습니다. 스티커 이미지를 통해 연구팀은 앉았을 때와 서 있을 때 주요 혈관의 직경이 변하는 것을 관찰할 수 있었습니다. 이 스티커에는 운동하는 동안 심장이 어떻게 모양을 변화시키는지 등 더 깊은 장기에 대한 세부 정보도 포함되어 있습니다. 또한, 연구진은 위가 팽창하는 것을 관찰한 후 지원자들이 술을 마신 후 나중에 주스를 몸 밖으로 배출하는 것을 관찰할 수 있었습니다. 그리고 일부 자원봉사자들이 체중을 늘리면서 연구팀은 기저 근육의 밝은 패턴을 감지하여 일시적인 미세 손상을 예고했습니다. 이에 대해서 첸은 영상 촬영을 통해 과도하게 사용하기 전에 운동하는 순간을 포착하고 근육이 아프기 전에 멈출 수 있을 것이고, 그 순간이 언제일지는 아직 알 수 없지만, 이제 전문가들이 해석할 수 있는 영상 데이터를 제공할 수 있다고 밝혔습니다. 팀은 스티커가 무선으로 작동하도록 하기 위해 노력하고 있습니다. 또한 스티커의 이미지를 더 잘 해석하고 진단할 수 있는 인공 지능 기반 소프트웨어 알고리즘을 개발하고 있습니다. 그런 다음 자오는 초음파 스티커를 환자와 소비자가 포장하여 구매하여 다양한 내부 기관뿐만 아니라 종양의 진행 상황과 자궁 내 태아의 발달을 모니터링하는 데 사용할 수 있다고 구상합니다. 자오는 각각 신체의 다른 위치를 이미지화하도록 설계된 스티커 상자를 가질 수 있다고 생각하고 우리는 이것이 웨어러블 기기와 의료 영상 분야에서 획기적인 발전이라고 믿는다고 밝혔습니다. 지금까지 신체 내부를 볼 수 있는 초음파 접착제에 대해서 말씀드렸습니다.