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“Autocollant” échographique pour l’imagerie en direct des organes chez les patients en mouvement

Un “autocollant” à ultrasons portable qui permet une imagerie médicale continue de haute qualité des organes et des tissus internes jusqu’à 48 heures a été développé par des chercheurs du MIT. Les autocollants peuvent conduire à des technologies de diagnostic et de surveillance améliorées pour diverses maladies et fournir de nouvelles informations sur la biologie du développement.

Les travaux ont été dirigés par Xuanhe Zhao, PhD, professeur de génie mécanique et de génie civil et environnemental au MIT, et ont été publiés dans La science (“Échographie bioadhésive pour l’imagerie continue à long terme de divers organes”).

« Le paradigme actuel. . . est de faire [wearable ultrasound] dispositifs minces et extensibles pour une fixation conforme sur le corps », ont écrit les chercheurs. Bien que les appareils d’imagerie à ultrasons extensibles soient confortables à porter, ils souffrent toujours de limitations, notamment une faible résolution d’imagerie, une qualité d’image instable pendant les mouvements du corps, une courte durée d’imagerie (~ 1 heure) et une sensibilité à la défaillance de l’appareil.

“Ici, nous proposons un paradigme différent pour la biointégration : faire adhérer de manière robuste des dispositifs minces et rigides sur le corps via un couplant doux, résistant et bioadhésif”, ont-ils poursuivi.

Leur autocollant, qu’ils appellent un appareil à ultrasons bioadhésif (BAUS), surmonte bon nombre de ces limitations. Il se compose d’une sonde fine et rigide qui adhère à la peau avec un matériau durable et extensible qui est également doux et confortable.

“Cette combinaison permet à l’appareil de se conformer à la peau tout en maintenant l’emplacement relatif des transducteurs pour générer des images plus claires et plus précises”, a déclaré Chonghe Wang, étudiant diplômé au MIT et premier auteur de l’article.

La couche adhésive de l’appareil est constituée de deux fines couches d’élastomère qui encapsulent une couche intermédiaire d’hydrogel solide, un matériau principalement à base d’eau qui transmet facilement les ondes sonores. Contrairement aux gels à ultrasons traditionnels, l’hydrogel de l’équipe du MIT est élastique et extensible.

“L’élastomère empêche la déshydratation de l’hydrogel”, a expliqué Xiaoyu Chen, PhD, postdoctorant au MIT et co-auteur de l’étude. “Ce n’est que lorsque l’hydrogel est hautement hydraté que les ondes acoustiques peuvent pénétrer efficacement et donner une imagerie haute résolution des organes internes.”

La couche inférieure en élastomère est conçue pour coller à la peau, tandis que la couche supérieure adhère à un ensemble rigide de transducteurs que l’équipe a également conçus et fabriqués. L’ensemble de l’autocollant à ultrasons mesure environ 2 cm2 de diamètre et 3 mm d’épaisseur.

L’équipe de chercheurs a testé les appareils sur des volontaires, qui portaient les autocollants sur diverses parties de leur corps, notamment le cou, la poitrine, l’abdomen et les bras. Les appareils ont produit des images haute résolution en direct des principaux vaisseaux sanguins et des organes plus profonds tels que le cœur, les poumons et l’estomac. Ils ont maintenu une forte adhérence et capturé les changements dans diverses conditions environnementales et pour différents mouvements du patient, y compris le jogging, la consommation de liquides et la levée de poids.

À partir des images des autocollants, l’équipe a pu observer le changement de diamètre des principaux vaisseaux sanguins en position assise par rapport à la position debout. Les autocollants ont également capturé des détails d’organes plus profonds, tels que la façon dont le cœur change de forme au fur et à mesure qu’il s’exerce pendant l’exercice. Les chercheurs ont également pu observer l’estomac se dilater, puis se rétracter lorsque les volontaires ont bu puis ont ensuite évacué du jus de leur système. Et alors que certains volontaires soulevaient des poids, l’équipe pouvait détecter des motifs lumineux dans les muscles sous-jacents, signalant des microdommages temporaires.

La conception actuelle nécessite de connecter les appareils à des instruments qui traduisent les ondes sonores réfléchies en images. Mais si les appareils peuvent être conçus pour fonctionner sans fil – un objectif vers lequel l’équipe travaille actuellement – ils pourraient être transformés en produits d’imagerie portables que les patients pourraient emporter chez eux depuis le cabinet du médecin.

“Nous envisageons quelques patchs collés à différents endroits du corps, et les patchs communiqueraient avec votre téléphone portable, où des algorithmes d’IA analyseraient les images à la demande”, a déclaré Zhao. “Nous pensons avoir ouvert une nouvelle ère d’imagerie portable : avec quelques patchs sur votre corps, vous pouvez voir vos organes internes.”

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