Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego desarrollaron un parche de ultrasonido suave y elástico que se puede usar en la piel para controlar el flujo sanguíneo a través de las principales arterias y venas en el interior del cuerpo de una persona.
Saber qué tan rápido y cuánta sangre fluye a través de los vasos sanguíneos de un paciente es importante porque puede ayudar a los médicos a diagnosticar diversas afecciones cardiovasculares, incluidos coágulos de sangre; problemas de las válvulas cardíacas; mala circulación en las extremidades; o bloqueos en las arterias que podrían conducir aaccidentes cerebrovasculares o ataques cardíacos.
El nuevo parche de ultrasonido desarrollado en UC San Diego puede monitorear continuamente el flujo sanguíneo, así como la presión arterial y la función cardíaca, en tiempo real. El uso de un dispositivo de este tipo podría facilitar la identificación temprana de problemas cardiovasculares.
Un equipo dirigido por Sheng Xu, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, informó sobre el parche en un artículo publicado el 16 de julio en Ingeniería Biomédica de la Naturaleza .
El parche se puede usar en el cuello o el pecho. Lo especial del parche es que puede detectar y medir señales cardiovasculares a una profundidad de hasta 14 centímetros dentro del cuerpo de manera no invasiva. Y puede hacerlo con gran precisión.
"Este tipo de dispositivo portátil puede brindarle una imagen más completa y precisa de lo que sucede en tejidos profundos y órganos críticos como el corazón y el cerebro, todo desde la superficie de la piel", dijo Xu.
"Detectar señales a tales profundidades es extremadamente desafiante para los dispositivos electrónicos portátiles. Sin embargo, aquí es donde están enterradas las señales más críticas del cuerpo y los órganos centrales", dijo Chonghe Wang, un ex estudiante graduado de nanoingeniería en el laboratorio de Xu y co-primer autordel estudio. "Diseñamos un dispositivo portátil que puede penetrar en tejidos tan profundos y detectar esas señales vitales muy por debajo de la piel. Esta tecnología puede proporcionar nuevos conocimientos para el campo de la atención médica".
Otra característica innovadora del parche es que el haz de ultrasonido puede inclinarse en diferentes ángulos y dirigirse a áreas del cuerpo que no están directamente debajo del parche.
Esta es la primera vez en el campo de los dispositivos portátiles, explicó Xu, porque los sensores portátiles existentes normalmente solo monitorean las áreas justo debajo de ellos. "Si desea detectar señales en una posición diferente, debe mover el sensor a esa ubicación. Conen este parche, podemos sondear áreas que son más anchas que la huella del dispositivo. Esto puede abrir muchas oportunidades ".
Cómo funciona
El parche está compuesto por una lámina delgada de polímero flexible y estirable que se adhiere a la piel. Incrustado en el parche hay una serie de transductores de ultrasonido de tamaño milimétrico. Cada uno es controlado individualmente por una computadora; este tipo de matriz esconocida como matriz en fase de ultrasonido. Es una parte clave de la tecnología porque le da al parche la capacidad de profundizar y ampliar.
La matriz en fase ofrece dos modos principales de funcionamiento. En un modo, todos los transductores se pueden sincronizar para transmitir ondas de ultrasonido juntos, lo que produce un haz de ultrasonido de alta intensidad que se enfoca en un punto de hasta 14 centímetros del cuerpo.En el otro modo, los transductores se pueden programar para transmitir fuera de sincronización, lo que produce rayos de ultrasonido que pueden dirigirse a diferentes ángulos.
"Con la tecnología de matriz en fase, podemos manipular el haz de ultrasonido de la forma que queramos", dijo Muyang Lin, estudiante de doctorado en nanoingeniería en UC San Diego, quien también es coautor del estudio."Esto le da a nuestro dispositivo múltiples capacidades: monitorear los órganos centrales así como el flujo sanguíneo, con alta resolución. Esto no sería posible usando un solo transductor".
La matriz en fase consiste en una cuadrícula de 12 por 12 de transductores de ultrasonido. Cuando la electricidad fluye a través de los transductores, estos vibran y emiten ondas de ultrasonido que viajan a través de la piel y profundamente en el cuerpo. Cuando las ondas de ultrasonido penetran a través de un vaso sanguíneo principal, encuentran movimiento de los glóbulos rojos que fluyen hacia adentro. Este movimiento cambia o cambia la forma en que las ondas de ultrasonido devuelven el eco al parche, un efecto conocido como cambio de frecuencia Doppler. Este cambio en las señales reflejadas es captado por el parche y se usapara crear un registro visual del flujo sanguíneo. Este mismo mecanismo también se puede utilizar para crear imágenes en movimiento de las paredes del corazón.
Un potencial cambio de juego en la clínica
Para muchas personas, el flujo sanguíneo no es algo que se mide durante una visita regular al médico. Por lo general, se evalúa después de que un paciente muestra algunos signos de problemas cardiovasculares o si un paciente tiene un alto riesgo.
El examen de flujo sanguíneo estándar en sí mismo puede llevar mucho tiempo y trabajo. Un técnico capacitado presiona una sonda de ultrasonido portátil contra la piel del paciente y la mueve de un área a otra hasta que está directamente encima de un vaso sanguíneo principal. Esto puede parecer sencillo,pero los resultados pueden variar entre las pruebas y los técnicos.
Dado que el parche es fácil de usar, podría resolver estos problemas, dijo Sai Zhou, estudiante de doctorado en ciencias de los materiales e ingeniería en UC San Diego y coautor del estudio. "Simplemente péguelo en la piel,luego lea las señales. No depende del operador, y no representa un trabajo adicional o una carga para los técnicos, médicos o pacientes ", dijo." En el futuro, los pacientes podrían usar algo como esto para hacer un punto de atención o atención continua.vigilancia domiciliaria. "
En las pruebas, el parche funcionó tan bien como una sonda de ultrasonido comercial utilizada en la clínica. Registraba con precisión el flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos principales, como la arteria carótida, que es una arteria en el cuello que suministra sangre al cerebro.la capacidad de controlar los cambios en este flujo podría, por ejemplo, ayudar a identificar si una persona está en riesgo de sufrir un accidente cerebrovascular mucho antes de la aparición de los síntomas.
Los investigadores señalan que el parche aún tiene un largo camino por recorrer antes de que esté listo para la clínica. Actualmente, debe estar conectado a una fuente de alimentación y a una máquina de sobremesa para que funcione. El equipo de Xu está trabajando para integrar todosla electrónica en el parche para que sea inalámbrico.
Documento: "Monitoreo continuo de la hemodinámica de tejidos profundos con matrices en fase ultrasónicas extensibles". Los coautores incluyen a Baiyan Qi *, Zhuorui Zhang *, Mitsutoshi Makihata, Boyu Liu, Yi-hsi Huang, Hongjie Hu, Yue Gu, Yimu Chen, Yusheng Lei, Shu Chien y Erik Kistler, UC San Diego; Taeyoon Lee, Yonsei University e Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea; y Kyung-In Jang, Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeonbuk, República de Corea.
* Estos autores contribuyeron por igual
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud subvención 1R21EB027303-01A1 y el Centro de Sensores Usables en la Escuela de Ingeniería de UC San Diego Jacobs.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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