برچسب‌های فراصوت؛ ابزار جدید سونوگرافی
تهران - ایرنا - پژوهشگران برچسب‌هایی کم‌حجم و قابل حمل طراحی کردند که امکان سونوگرافی اندام‌های داخلی بدن را با وضوح بالا ایجاد کرده است و برخی از نقص‌های دستگاه‌های قبلی را ندارد.
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه خبری تِک اکسپلور (Tech Xplore)، تصویربرداری فراصوت (اولتراسوند) پنجره‌ای امن و غیرتهاجمی به عملکرد بدن است که تصاویر زنده از اندام‌های داخلی بیمار را در اختیار پزشکان قرار می‌دهد.
برای ثبت این تصاویر، تکنسین‌های آموزش‌دیده با ایجاد تغییراتی در کاوشگرهای (probes) فراصوت، امواج صوتی را به داخل بدن هدایت می‌کنند. این امواج منعکس می‌شوند تا تصاویری با وضوح بالا از قلب، ریه‌ها و سایر اندام‌های عمیق بیمار تولید کنند.
طراحی فعلی، مستلزم اتصال برچسب‌ها به ابزارهایی است که امواج صوتی منعکس‌شده را به تصاویر تبدیل می‌کنند.
پژوهشگران خاطرنشان کردند که این برچسب‌ها حتی با شکلی فعلی ممکن است کاربردهای فوری داشته باشند مثلاً می‌توان از این دستگاه‌ها مانند برچسب‌های EKG مانیتورینگ قلب برای بیماران استفاده کرد. همچنین می‌توان با استفاده از آنها به طور مداوم از اندام‌های داخلی تصویربرداری کرد بدون اینکه نیاز باشد کارشناس فنی (تکنسین) کاوشگر را برای مدت طولانی در محل نگه دارد.
اگر بتوان این دستگاه‌ها را به صورت بی‌سیم ساخت (این هدفی است که تیم در حال حاضر روی آن کار می‌کند)، به احتمال زیاد می‌توان برچسب‌های فراصوت را به محصولات تصویربرداری پوشیدنی تبدیل کرد که بیماران می‌توانند آن را از مطب پزشک به خانه ببرند یا حتی از داروخانه بخرند.
ژوان ژائو (Xuanhe Zhao) استاد مهندسی مکانیک و عمران و محیط زیست مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) آمریکا در این زمینه گفت: ما تصور می‌کنیم که چند قطعه از این برچسب‌ها به قسمت‌های مختلف بدن چسبیده باشند و این قابلیت را داشته باشند که با تلفن همراه شما ارتباط برقرار کنند، جایی که الگوریتم‌های هوش مصنوعی تصاویر را در صورت درخواست تجزیه و تحلیل می‌کنند.
وی افزود: ما معتقدیم که دوران جدیدی از تصویربرداری پوشیدنی را آغاز کرده‌ایم با قراردادن چند برچسب روی بدن به احتمال زیاد می‌توان اندام‌های داخلی را مشاهده کرد.
برای تصویربرداری فراصوت، کارشناس فنی ابتدا مقداری ژل مایع را روی پوست بیمار می‌مالد؛ این باعث می‌شود امواج فراصوت منتقل شوند، سپس یک کاوشگر یا مبدل (transducer) را روی ژل فشار می‌دهد تا امواج صوتی را به بدن ارسال کند. این امواج از ساختارهای داخلی بازتاب می‌کند و به کاوشگر، یعنی جایی که سیگنال‌های پژواک به تصاویر بصری تبدیل می‌شوند، برمی‌گردد.
برای بیمارانی که به دوره‌های طولانی تصویربرداری نیاز دارند، برخی بیمارستان‌ها کاوشگرهایی را ارایه می‌دهند که روی بازوهای رباتیک نصب می‌شوند و می‌توانند مبدل را بدون خستگی در جای خود نگه دارند؛ اما ژل فراصوت مایع با گذشت زمان از بین می‌رود و خشک می‌شود و در تصویربرداری طولانی‌مدت اختلال ایجاد می‌کند.
پژوهشگران در سال‌های اخیر، طرح‌هایی را برای کاوشگرهای فراصوت قابل کشش بررسی کرده‌اند که با استفاده از آنها می‌توان با ابزار قابل حمل و کم‌حجم از اندام‌های داخلی تصویربرداری کرد. این طرح‌ها آرایه‌ای انعطاف‌پذیر از مبدل‌های فراصوت کوچک به‌وجود آورد. ایده این بود که چنین دستگاهی کشیده شود و با بدن بیمار مطابقت یابد.
اما این طرح‌های آزمایشی، تصاویری با وضوح پایین تولید کرده‌اند که این تا حدی به دلیل قابلیت کشیده‌شدن آنها است. در هنگام حرکت بدن، مبدل‌ها مکان را نسبت به یکدیگر تغییر می‌دهند و تصویر حاصل را مخدوش می‌کنند.
تیم تحقیقاتی مؤسسه فناوری ماساچوست برای تولید این برچسب، یک لایه چسبنده کشسان را در کنار مجموعه‌ای از مبدل‌ها قرار داده‌اند. این ترکیب، دستگاه را قادر می‌سازد تا با پوست مطابقت یابد و در عین حال موقعیت نسبی مبدل‌ها را حفظ کند تا تصاویر واضح‌تر و دقیق‌تری تولید کند.
پژوهشگران برچسب فراصوت را از طریق یک باتری آزمایشی با داوطلبان سالم انجام دادند. برچسب‌ها را روی قسمت‌های مختلف بدن داوطلبان از جمله گردن، سینه، شکم و بازوها بستند.
این برچسب‌ها به پوست می‌چسبیدند و تا 48 ساعت تصاویر واضحی از ساختارهای زیرین ایجاد می‌کردند.
در این مدت، داوطلبان فعالیت‌های مختلفی را در آزمایشگاه انجام دادند، از نشستن و ایستادن گرفته تا دویدن، دوچرخه‌سواری و وزنه‌برداری.
از روی تصاویر برچسب‌ها، تیم توانست تغییر قطر رگ‌های خونی اصلی را هنگام نشستن و ایستادن مشاهده کند. این برچسب‌ها همچنین جزئیات اندام‌های عمیق‌تر را به تصویر می‌کشند؛ مثلاً اینکه چگونه شکل قلب در حین ورزش، تغییر می‌کند.
هنگامی که برخی داوطلبان وزنه‌ها را بلند می‌کردند، تیم می‌توانست الگوهای روشن را در عضلات زیرین تشخیص دهد که نشان‌دهنده آسیب‌های کوچک موقتی است.
این تیم تحقیقاتی در تلاش است تا این قابلیت را در برچسب‌ها ایجاد کند که به صورت بی‌سیم کار کنند. آنها همچنین در حال طراحی الگوریتم‌های نرم‌افزاری مبتنی‌بر هوش مصنوعی هستند که می‌تواند تصاویر برچسب‌ها را بهتر تفسیر کند و تشخیص دهد.