Ingenieros del MIT crean unas pegatinas que pueden ver en el interior del cuerpo humano

03.08.2022

Unos nuevos adhesivos ultrasónicos del tamaño de un sello producen imágenes claras del corazón, los pulmones y otros órganos internos

El adhesivo, del tamaño de un sello, se adhiere a la piel y puede proporcionar imágenes durante 48 horas
El adhesivo, del tamaño de un sello, se adhiere a la piel y puede proporcionar imágenes durante 48 horas

Las imágenes creadas a partir de ultrasonidos son una opción segura y no invasiva de saber cómo funciona por dentro nuestro cuerpo. Se usan desde hace tiempo en la medicina para, por ejemplo, saber el estado de salud de un bebé en interior de su madre o encontrar la razón de por qué un órgano como el corazón está inflamado. Para capturar estas imágenes, los técnicos especialistas manipulan varillas y sondas de ultrasonido para dirigir ondas de sonido al cuerpo. Estas ondas se reflejan para producir imágenes de alta resolución.

Sin embargo, ahora mismo las imágenes por ultrasonido requieren equipos voluminosos y especializados disponibles solo en hospitales y consultorios médicos. Pero un nuevo diseño de los ingenieros del MIT podría hacer que la tecnología sea tan portátil y accesible como comprar tiritas en la farmacia.

En un artículo publicado recientemente en la revista 'Science', los ingenieros presentan el diseño de una nueva etiqueta de ultrasonido: un dispositivo del tamaño de un sello que se adhiere a la piel y puede proporcionar imágenes de ultrasonido continúas de los órganos internos durante 48 horas. Durante los ensayos, las pegatinas mantuvieron una fuerte adherencia y capturaron cambios en los órganos subyacentes a medida que los voluntarios realizaban diversas actividades, como sentarse, pararse, trotar y andar en bicicleta.

Aunque el diseño actual aún requiere conectar las pegatinas a instrumentos que traducen las ondas de sonido reflejadas en imágenes, sus creadores señalan que incluso en su forma actual, las pegatinas podrían tener aplicaciones inmediatas: por ejemplo, los dispositivos podrían aplicarse a pacientes en el hospital, de forma similar a las pegatinas de electrocardiogramas de monitorización del corazón, y podrían obtener imágenes de órganos internos de forma continua sin necesidad de un técnico, manteniendo el análisis durante mucho más tiempo.

Si se puede hacer que los dispositivos funcionen de forma inalámbrica, un objetivo en el que el equipo está trabajando actualmente, las pegatinas de ultrasonido podrían convertirse en productos de imágenes portátiles que los pacientes podrían llevar a casa desde el consultorio de un médico o incluso comprar en una farmacia.

"Visualizamos algunos parches adheridos a diferentes lugares del cuerpo, y los parches se comunicarían con su teléfono celular, donde los algoritmos de IA analizarían las imágenes a pedido", explica en un comunicado Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y civil y ingeniería ambiental en el MIT y autor principal del artículo. "Creemos que hemos abierto una nueva era de imágenes portátiles: con algunos parches en su cuerpo, podría ver sus órganos internos".

Cómo funcionan

La nueva etiqueta adhesiva de ultrasonido del equipo del MIT produce imágenes de mayor resolución durante un período más prolongado al combinar una capa adhesiva elástica con una matriz rígida de transductores. "Esta combinación permite que el dispositivo se adapte a la piel mientras mantiene la ubicación relativa de los transductores para generar imágenes más claras y precisas", explica Chonghe Wang, estudiante de posgrado del MIT y uno de los autores del artículo.

La capa adhesiva del dispositivo está hecha de dos capas delgadas de elastómero que encapsulan una capa intermedia de hidrogel sólido, un material principalmente a base de agua que transmite fácilmente las ondas sonoras. A diferencia de los geles de ultrasonido tradicionales, el hidrogel del equipo del MIT es elástico y además previene la deshidratación del hidrogel. "Solo cuando el hidrogel está altamente hidratado, las ondas acústicas pueden penetrar de manera efectiva y brindar imágenes de alta resolución de los órganos internos".

La capa inferior de elastómero está diseñada para adherirse a la piel, mientras que la capa superior se pega a una matriz rígida de transductores que el equipo también diseñó y fabricó. Toda la etiqueta de ultrasonido mide aproximadamente 2 centímetros cuadrados de ancho y 3 milímetros de grosor, aproximadamente el área de un sello postal.

Los investigadores pasaron la etiqueta de ultrasonido a través de una serie de pruebas con voluntarios sanos, quienes usaron las etiquetas adhesivas en varias partes de sus cuerpos, incluido el cuello, el pecho, el abdomen y los brazos. Las pegatinas permanecieron adheridas a la piel y produjeron imágenes claras de las estructuras subyacentes durante un máximo de 48 horas. Durante este tiempo, los voluntarios realizaron una variedad de actividades en el laboratorio, desde sentarse y pararse, hasta trotar, andar en bicicleta y levantar pesas.

A partir de las imágenes de las pegatinas, el equipo pudo observar el cambio de diámetro de los principales vasos sanguíneos cuando estaban sentados o de pie. Las pegatinas también capturaron detalles de órganos más profundos, como la forma en que el corazón cambia de forma a medida que se esfuerza durante el ejercicio. Los investigadores también pudieron observar cómo el estómago se distendía y luego se encogía mientras los voluntarios bebían y luego expulsaban el jugo de su sistema. Y mientras algunos voluntarios levantaban pesas, el equipo pudo detectar patrones brillantes en los músculos subyacentes, lo que indica un microdaño temporal.

"Con las imágenes, podríamos capturar el momento en un entrenamiento antes del uso excesivo y detenernos antes de que los músculos se vuelvan adoloridos", dice Chen. "Todavía no sabemos cuándo podría ser ese momento, pero ahora podemos proporcionar datos de imágenes que los expertos pueden interpretar".

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