Các kỹ sư tại MIT mới cho ra đời một miếng dán siêu âm có tên BAUS đeo được có kích thước gần bằng một cái tem bưu chính có thể giúp việc chụp ảnh y tế liên tục các cơ quan nội tạng người bệnh ngay cả khi đang di chuyển.
Chụp ảnh siêu âm là một trong những công cụ y tế phổ biến nhất để quan sát bên trong cơ thể một cách an toàn, không xâm lấn. Hiện tại, để chụp siêu âm, trước tiên, một loại gel lỏng được bôi lên da của bệnh nhân để giúp truyền sóng siêu âm. Sau đó, một đầu dò siêu âm được ép vào vùng gel đã bôi.
Chụp ảnh siêu âm liên tục trong thời gian dài có thể giúp làm rõ những thay đổi quan trọng xảy ra đối với sức khỏe của bệnh nhân trong nhiều ngày hoặc thậm chí vài tháng. Tuy nhiên, kĩ thuật chụp siêu âm hiện nay đòi hỏi thiết bị cồng kềnh, phức tạp, gây khó khăn cho việc theo dõi lâu dài, liên tục.
Ngoài ra, việc ghi lại hình ảnh siêu âm đòi hỏi các kĩ thuật viên được đào tạo chuyên sâu để áp dụng và định hướng đúng các đầu dò lên cơ thể bệnh nhân. Thời lượng của các lần chụp siêu âm thường bị giới hạn bởi những hạn chế kể trên. Đối với những bệnh nhân cần được chụp ảnh y tế trong thời gian dài, một số bệnh viện cung cấp đầu dò trên cánh tay robot có thể giữ đầu dò tại chỗ, không gây mỏi cho kĩ thuật viên. Tuy nhiên, gel lỏng sẽ chảy đi và khô dần theo thời gian, làm gián đoạn các phiên chụp dẫn đến kết quả thu được không đáp ứng kì vọng.
Gần đây, các nhà khoa học đã khám phá ra các đầu dò siêu âm có thể co giãn phù hợp hơn với cơ thể bệnh nhân và hơn hết nó có thể đeo được. Tuy nhiên, các thiết kế trên gặp vấn đề về độ phân giải thấp và chất lượng hình ảnh kém khi cơ thể chuyển động.
Hiện các nhà khoa học đã phát triển một miếng dán siêu âm có thể vượt qua các thách thức này. Thiết bị mới bao gồm một máy quét mỏng, cứng, và có tới 400 đầu dò siêu âm trên mỗi cm vuông trên đó. Mảng này kết hợp với một lớp dính mềm, bền, có thể kết dính vào da. Miếng dán có độ dày 3 mm và kích thước 2 cm2.
Lớp kết dính của thiết bị chứa hydrogel mềm, một vật liệu tương tự như chất thấm hút bên trong loại tã dùng một lần. Loại hydrogel này dễ dàng truyền sóng âm và không giống như các loại gel truyền thống, nó có tính co giãn và đàn hồi. Hydrogel được bao bọc giữa hai lớp cao su mỏng giúp giữ hydrogel ở trạng thái ướt để sóng âm có thể truyền qua. Trong các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã cho những tình nguyện viên khỏe mạnh đeo thiết bị này trên các bộ phận khác nhau của cơ thể, bao gồm cổ, ngực, bụng và cánh tay. Họ cũng cho những người tham gia thực hiện nhiều hoạt động khác nhau trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như ngồi, đứng, chạy bộ, đi xe đạp, nâng tạ và uống nước trái cây.
Các thiết bị này bám vào da của các tình nguyện viên và tạo ra hình ảnh rõ nét về các cấu trúc bên trong cơ thể tối đa 48 giờ. Họ có thể quan sát cách tĩnh mạch cảnh giãn ra sau khi các tình nguyện viên chuyển từ tư thế ngồi hoặc đứng sang tư thế nằm ngửa; làm thế nào trái tim sưng lên sau nửa giờ tập thể dục; phổi hoạt động như thế nào trong quá trình chạy bộ và đạp xe; dạ dày căng ra và co lại như thế nào khi các tình nguyện viên uống nước trái cây sau đó thải ra; và bắp tay được bơm đầy máu như thế nào sau khi nâng tạ.
Tác giả chính của công trình nghiên cứu Xuanhe Zhao, kỹ sư cơ khí tại MIT, cho biết độ phân giải hình ảnh của thiết bị siêu âm bám dính sinh học (BAUS) “ở mức tương tự như kết quả siêu âm tại chỗ. Ông cho biết cần phải làm việc nhiều hơn nữa để đạt mức hiệu suất như các thiết bị siêu âm thông thường. Mặc dù các miếng dán liên tục chụp ảnh cơ thể bằng sóng siêu âm, nhưng tần số chụp thấp, cụ thể một hình ảnh trong 30 phút hoặc 1 giờ. Vì vậy, BAUS an toàn cho cơ thể.”
Với thiết kế này, các nhà nghiên cứu cho rằng các miếng dán có thể có nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng cho bệnh nhân trong bệnh viện, tương tự như miếng dán EKG theo dõi sức khỏe tim mạch và quét liên tục các cơ quan nội tạng mà không yêu cầu kỹ thuật viên giữ đầu dò tại chỗ trong thời gian dài. Các nhà khoa học hiện đang tìm cách tạo ra các phiên bản kết nối không dây cho thiết bị của họ. Ngoài ra, họ cũng đang nghiên cứu việc tích hợp mạch xử lý dữ liệu và các thành phần khác lên miếng dán. Hơn nữa, họ đang phát triển các thuật toán phần dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giải thích và chẩn đoán hình ảnh của miếng dán tốt hơn.
Mục tiêu của miếng dán siêu âm là có thể được thiết kế cho từng vị trí khác nhau trên cơ thể, bệnh nhân có thể dễ dàng mang theo đi bất cứ đâu, thậm chí có thể được tìm mua tại các hiệu thuốc. Ngoài ra nhóm cũng hướng đến hỗ trợ kết nối với điện thoại thông minh và nhúng các thuật toán AI để tự động phân tích dữ liệu ảnh. Một ví dụ có thể nhận thấy rõ ràng là có thể chụp ảnh y tế và phân tích online trong các thời kì dịch bệnh như COVID-19, giúp giảm tải cho các nhân viên y tế và đảm bảo an toàn cho người dân. Ông Zhao nói thêm: “ Theo dõi liên tục và chẩn đoán các bệnh mãn tính là thách thức lớn trong y tế và chúng tôi muốn sử dụng thiết bị BAUS này để giải quyết điều đó.”
Kháng Lê (theo IEEE Spectrum)
