Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego a développé le premier système d’échographie moveable entièrement intégré pour la surveillance des tissus profonds, y compris pour les sujets en déplacement. Il facilite la surveillance cardiovasculaire potentiellement vitale et marque une avancée majeure pour l’un des principaux laboratoires d’échographie portables au monde. L’article, “Un système d’échographie portable entièrement intégré pour surveiller les tissus profonds chez les sujets en mouvement”, est publié dans le numéro du 22 mai 2023 de Mother nature Biotechnology.
“Ce projet offre une option complète à la technologie des ultrasons portables – non seulement le capteur portable, mais aussi l’électronique de contrôle sont fabriqués dans des facteurs de forme portables”, a déclaré Muyang Lin, titulaire d’un doctorat. candidat au département de nanoingénierie de l’UC San Diego et premier auteur de l’étude. “Nous avons créé un appareil vraiment moveable qui peut détecter sans fil les signes vitaux des tissus profonds.”
La recherche émerge du laboratoire de Sheng Xu, professeur de nano-ingénierie à l’UC San Diego Jacobs School of Engineering et auteur correspondant de l’étude.
Ce système sur patch à ultrasons moveable autonome entièrement intégré s’appuie sur les travaux antérieurs du laboratoire dans la conception de capteurs à ultrasons doux. Cependant, les anciens capteurs à ultrasons doux nécessitent tous des câbles d’attache pour la transmission de données et d’énergie, ce qui limite largement la mobilité de l’utilisateur. Dans ce travail, il comprend un petit circuit de commande adaptable qui communique avec un réseau de transducteurs à ultrasons pour collecter et transmettre des données sans fil. Un composant d’apprentissage automatique aide à interpréter les données et à suivre les sujets en mouvement.
Selon les découvertes du laboratoire, le système à ultrasons sur patch permet un suivi continu des signaux physiologiques provenant de tissus aussi profonds que 164 mm, mesurant en continu la pression artérielle centrale, la fréquence cardiaque, le débit cardiaque et d’autres signaux physiologiques jusqu’à douze heures à un temps.
“Cette technologie a beaucoup de potentiel pour sauver et améliorer des vies”, a déclaré Lin. “Le capteur peut évaluer la fonction cardiovasculaire en mouvement. Des valeurs anormales de pression artérielle et de débit cardiaque, au repos ou pendant l’exercice, sont des caractéristiques de l’insuffisance cardiaque. Pour les populations en bonne santé, notre appareil peut mesurer les réponses cardiovasculaires à l’exercice en temps réel et ainsi fournir des informations dans l’intensité réelle de l’entraînement exercé par chaque personne, ce qui peut guider la formulation de strategies d’entraînement personnalisés.”
L’USoP représente également une percée dans le développement de l’Internet des objets médicaux (IoMT), un terme désignant un réseau de dispositifs médicaux connectés à Online, transmettant sans fil des signaux physiologiques dans le cloud à des fins de calcul, d’analyse et de diagnostic professionnel.
Grâce aux avancées technologiques et au travail acharné des cliniciens au cours des dernières décennies, l’échographie a suscité une imprecise d’intérêt continue on, et le laboratoire Xu est souvent mentionné dès le premier souffle comme un leader précoce et long lasting dans le domaine, en particulier dans l’échographie portable.. Le laboratoire a pris des appareils fixes et portables et les a rendus extensibles et portables, entraînant une transformation dans le paysage de la surveillance des soins de santé. Sa drive repose en partie sur son étroite collaboration avec les cliniciens. “Bien que nous soyons des ingénieurs, nous connaissons les problèmes médicaux auxquels les cliniciens sont confrontés”, a déclaré Lin. “Nous entretenons une relation étroite avec nos collaborateurs cliniques et obtenons toujours de précieux commentaires de leur element. Cette nouvelle technologie d’échographie moveable est une answer one of a kind pour relever de nombreux défis de surveillance des signes vitaux dans la pratique clinique.”
Lors du développement de sa dernière innovation, l’équipe a été surprise de découvrir qu’elle avait plus de capacités que prévu initialement.
“Au tout début de ce projet, nous voulions construire un capteur de pression artérielle sans fil”, a déclaré Lin. “Plus tard, alors que nous faisions le circuit, concevions l’algorithme et recueillons des informations cliniques, nous avons pensé que ce système pouvait mesurer beaucoup plus de paramètres physiologiques critiques que la pression artérielle, tels que le débit cardiaque, la rigidité artérielle, le quantity expiratoire et as well as encore, tous de qui sont des paramètres essentiels pour les soins de santé quotidiens ou la surveillance hospitalière.”
De in addition, lorsque le sujet est en mouvement, il y aura un mouvement relatif entre le capteur à ultrasons portable et le tissu cible, ce qui nécessitera un réajustement manuel fréquent du capteur à ultrasons portable pour suivre la cible en mouvement. Dans ce travail, l’équipe a développé un algorithme d’apprentissage automatique pour analyser automatiquement les signaux reçus et choisir le canal le plus approprié pour suivre la cible en mouvement.
Cependant, lorsque l’algorithme est formé à l’aide des données d’un sujet, cet apprentissage peut ne pas être transférable à d’autres sujets, ce qui rend les résultats incohérents et peu fiables.
“Nous avons finalement fait fonctionner la généralisation du modèle d’apprentissage automatique en appliquant un algorithme d’adaptation avancé”, a déclaré Ziyang Zhang, étudiant à la maîtrise au Département d’informatique et d’ingénierie de l’UC San Diego et co-leading auteur de l’article. “Cet algorithme peut automatiquement minimiser les écarts de distribution de domaine entre différents sujets, ce qui signifie que l’intelligence artificielle peut être transférée d’un sujet à l’autre. Nous pouvons entraîner l’algorithme sur un sujet et l’appliquer à de nombreux autres nouveaux sujets avec un recyclage small.”
À l’avenir, le capteur sera testé auprès de populations plus importantes. “Jusqu’à présent, nous n’avons validé les performances de l’appareil que sur une populace restreinte mais diversifiée”, a déclaré Xiaoxiang Gao, chercheur postdoctoral au département de nanoingénierie de l’UC San Diego et co-leading auteur de l’étude. “Alors que nous envisageons cet appareil comme la prochaine génération d’appareils de surveillance des tissus profonds, les essais cliniques sont notre prochaine étape.”
Xu est le co-fondateur de Softsonics, LLC, qui envisage de commercialiser la technologie.
