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Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un conjunto de ultrasonidos extensible capaz de obtener imágenes tridimensionales, no invasivas y en serie de tejidos situados a una profundidad de hasta cuatro centímetros por debajo de la superficie de la piel humana, con una resolución espacial de 0,5 milímetros. Este nuevo método ofrece una alternativa no invasiva y más duradera que los métodos actuales, con una profundidad de penetración mejorada.
La investigación procede del laboratorio de Sheng Xu, profesor de nanoingeniería de la Escuela Jacobs de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego y autor correspondiente del estudio. El artículo, «Stretchable ultrasonic arrays for the three-dimensional mapping of the modulus of deep tissue», se publicó en el número del 1 de mayo de 2023 de Nature Biomedical Engineering.
«Inventamos un dispositivo portátil que puede evaluar con frecuencia la rigidez del tejido humano», dijo Hongjie Hu, investigador postdoctoral en el grupo de Xu y coautor del estudio. «En concreto, integramos un conjunto de elementos de ultrasonidos en una matriz de elastómero blando y utilizamos electrodos elásticos ondulados en forma de serpentina para conectar estos elementos, lo que permite que el dispositivo se adapte a la piel humana para evaluar en serie la rigidez de los tejidos.»
El sistema de monitorización de la elastografía puede proporcionar una cartografía tridimensional, no invasiva y en serie de las propiedades mecánicas de los tejidos profundos. Esto tiene varias aplicaciones clave:
- En investigación médica, los datos en serie sobre tejidos patológicos pueden aportar información crucial sobre la progresión de enfermedades como el cáncer, que normalmente provoca la rigidez de las células.
- La monitorización de músculos, tendones y ligamentos puede ayudar a diagnosticar y tratar lesiones deportivas.
- Los tratamientos actuales de enfermedades hepáticas y cardiovasculares, junto con algunos agentes quimioterapéuticos, pueden afectar a la rigidez de los tejidos. La elastografía continua podría ayudar a evaluar la eficacia y la administración de estos medicamentos. Esto podría ayudar a crear nuevos tratamientos.
Además de vigilar los tejidos cancerosos, esta tecnología también puede aplicarse en otros escenarios:
- Vigilancia de la fibrosis y la cirrosis hepáticas. Utilizando esta tecnología para evaluar la gravedad de la fibrosis hepática, los profesionales médicos pueden seguir con precisión la progresión de la enfermedad y determinar el tratamiento más adecuado.
- Evaluación de trastornos musculoesqueléticos como tendinitis, codo de tenista y síndrome del túnel carpiano. Mediante el seguimiento de los cambios en la rigidez de los tejidos, esta tecnología puede proporcionar información valiosa sobre la progresión de estas afecciones, lo que permite a los médicos desarrollar planes de tratamiento individualizados para sus pacientes.
- Diagnóstico y seguimiento de la isquemia miocárdica. Mediante el control de la elasticidad de la pared arterial, los médicos pueden detectar los primeros signos de la enfermedad e intervenir a tiempo para evitar daños mayores.
- Los parches de ultrasonidos para llevar puestos cumplen la función de detección de los ultrasonidos tradicionales y también superan las limitaciones de la tecnología de ultrasonidos tradicional, como la realización de pruebas una sola vez, la realización de pruebas sólo dentro de los hospitales y la necesidad de que las maneje el personal.
«Esto permite a los pacientes controlar continuamente su estado de salud en cualquier momento y lugar», afirma Hu.
Esto podría contribuir a reducir los diagnósticos erróneos y las muertes, así como a recortar considerablemente los costes al ofrecer una alternativa no invasiva y de bajo coste a los procedimientos de diagnóstico tradicionales.
«Esta nueva ola de tecnología de ultrasonidos portátil está impulsando una transformación en el campo de la monitorización sanitaria, mejorando los resultados de los pacientes, reduciendo los costes sanitarios y promoviendo la adopción generalizada del diagnóstico en el punto de atención», afirma Yuxiang Ma, estudiante visitante del grupo de Xu y coautor del estudio. «A medida que esta tecnología siga desarrollándose, es probable que veamos avances aún más significativos en el campo de la imagen médica y la monitorización de la atención sanitaria».
El dispositivo
El dispositivo consiste en una matriz de 16 por 16. Cada elemento está formado por un elemento compuesto de 1 a 3 y una capa posterior de un compuesto de plata y epoxi diseñado para absorber las vibraciones excesivas, ampliando el ancho de banda y mejorando la resolución axial.
La matriz se ajusta a la piel humana y se acopla acústicamente a ella, lo que permite obtener imágenes elastográficas precisas validadas con elastografía por resonancia magnética.
Dicha tecnología debe registrar el movimiento de las partículas dispersas en la muestra por la onda ultrasónica y calcular sus campos de desplazamiento basándose en un algoritmo de correlación cruzada normalizada. El tamaño de las partículas de dispersión es muy pequeño, lo que da lugar a que las señales reflejadas sean débiles. Para captar señales tan débiles se requiere una tecnología muy sensible.
Se aplicaron diversas técnicas y estrategias para mejorar la sensibilidad del dispositivo y que tuviera un buen rendimiento en la captura de las señales débiles de partículas dispersas.
«Sería más fácil explorar oportunidades trabajando con médicos, buscando posibles aplicaciones prácticas en clínicas», afirma Gao. «Nuestro dispositivo muestra un gran potencial en la vigilancia estrecha de grupos de alto riesgo, permitiendo intervenciones oportunas en momentos urgentes», dijo Gao.
Mayo 3/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Radiology & Imaging – Biomedical technology Copyright Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network
Traducción realizada con la versión gratuita del traductor www.DeepL.com/Translator
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