MIT mühendisleri, vücudun derinlerindeki organların sertliğini izleyebilen küçük bir ultrason etiketi geliştirdi.
MIT mühendisleri, vücudun derinlerindeki organların sertliğini izleyebilen küçük bir ultrason etiketi geliştirdi. Posta pulu büyüklüğündeki bu yapışkan sensör, cilt üzerine yapıştırılarak kullanılabilir ve karaciğer ve böbrek yetmezliği gibi hastalık belirtilerini, katı tümörlerin ilerlemesini tespit edebilir.
Science Advances dergisinde bugün yayımlanan açık erişimli bir çalışmada, ekibin sensörünün ses dalgalarını cilt üzerinden vücuda gönderebildiği ve bu dalgaların iç organlardan yansıyarak etikete geri döndüğü bildirildi. Yansıyan dalgaların deseni, organların sertliğini belirten bir imza olarak okunabilir ve bu şekilde etiket, organ sertliğini ölçüp takip edebilir.
Çalışmanın kıdemli yazarı ve MIT Makine Mühendisliği profesörü Xuanhe Zhao, “Bazı organlar hastalandığında zamanla sertleşebilir,” diyor. “Bu giyilebilir etiketle, uzun süre boyunca sertlikteki değişiklikleri sürekli olarak izleyebiliriz, bu da iç organ yetmezliğinin erken teşhisi için son derece önemlidir.”
Araştırma ekibi, etiketin 48 saat boyunca organların sertliğini sürekli olarak izleyebildiğini ve hastalığın ilerlemesini gösterebilecek ince değişiklikleri tespit edebildiğini gösterdi. İlk deneylerde, araştırmacılar bu yapışkan sensörün sıçanlarda akut karaciğer yetmezliğinin erken belirtilerini tespit edebildiğini buldular.
Mühendisler, tasarımı insanlarda kullanıma uyarlamak için çalışıyorlar. Etiketin yoğun bakım ünitelerinde (YBÜ) organ nakli sonrası iyileşen hastaların sürekli izlenmesi için kullanılabileceğini düşünüyorlar.
Çalışmanın başyazarı Hsiao-Chuan Liu, “Bir karaciğer veya böbrek nakli sonrası, bu etiketi hastaya yapıştırıp organın sertliğinin günler içinde nasıl değiştiğini gözlemleyebiliriz,” diyor. “Akut karaciğer yetmezliğinin erken teşhisi durumunda, doktorlar durumu ağırlaşmadan önce hemen müdahale edebilir.” Liu, çalışmanın yapıldığı sırada MIT’de ziyaretçi bilim insanıydı ve şu anda Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde yardımcı profesördür.
Çalışmanın MIT’deki diğer yazarları arasında Xiaoyu Chen ve Chonghe Wang, USC’deki işbirlikçileriyle birlikte yer alıyor.
Dalgalanma Algılama
Kaslarımız gibi, vücudumuzdaki dokular ve organlar yaşlandıkça sertleşir. Bazı hastalıklarda, organların sertleşmesi belirginleşir ve bu durum potansiyel olarak sağlığın hızla kötüleşeceğini işaret eder. Klinik hekimler, şu anda böbrekler ve karaciğer gibi organların sertliğini ultrason elastografi kullanarak ölçebiliyorlar. Bu teknik, cilt üzerine tutulan taşınabilir bir probun vücuda ses dalgaları gönderip organlardan yansıyan dalgaları algılamasıyla çalışır.
Ultrason elastografi genellikle YBÜ’de organ nakli geçirmiş hastaların izlenmesi için kullanılır. Hekimler, ameliyattan kısa bir süre sonra hastayı hızlıca kontrol edip yeni organın sertleşme belirtileri gösterip göstermediğini araştırır.
USC’de profesör olan diğer kıdemli yazar Qifa Zhou, “Organ nakli sonrası, ilk 72 saat YBÜ’de en kritik dönemdir,” diyor. “Geleneksel ultrason ile probu vücuda tutmanız gerekir. Ancak bunu uzun süre boyunca sürekli olarak yapamazsınız. Doktorlar, organın başarısız olduğunu fark edene kadar önemli bir anı kaçırabilirler.”
Ekip, daha sürekli ve giyilebilir bir alternatif sağlayabileceklerini fark etti. Çözüm olarak, daha önce geliştirdikleri ve derin dokuları ve organları görüntüleyebilen ultrason etiketini genişlettiler.
Zhao, “Görüntüleme etiketimiz uzunlamasına dalgaları algılıyordu, bu sefer ise kesme dalgalarını algılamak istedik, bu dalgalar size organın sertliğini söyler,” diye açıklıyor.
Mevcut ultrason elastografi probları, kesme dalgalarını veya organın ses dalgalarına tepkisini ölçer. Bir kesme dalgası organ içinde ne kadar hızlı seyahat ederse, organ o kadar sert olarak yorumlanır. Ekip, ultrason elastografisini pul büyüklüğündeki bir etikete sığacak şekilde küçültmeyi hedefledi.
Zhou, “Yüksek kaliteli piezoelektrik malzemelerden küçük dönüştürücüler kesmemize olanak tanıyan ileri üretim tekniklerini kullandık,” diyor.
Araştırmacılar, 25 milimetre karelik bir çip üzerine 128 minyatür dönüştürücü yerleştirdiler. Çipin alt kısmını, ses dalgalarının cihazın içine ve dışına neredeyse kayıpsız geçmesine olanak tanıyan, hidrojel adı verilen yapışkan ve esnek bir malzeme ile kapladılar.
İlk deneylerde, ekip sertlik algılayan etiketi sıçanlarda test etti. Etiketlerin 48 saat boyunca karaciğer sertliğini sürekli olarak ölçebildiğini buldular. Etiketin topladığı verilerden, araştırmacılar akut karaciğer yetmezliğinin net ve erken belirtilerini gözlemlediler.
Çalışmanın diğer kıdemli yazarı Liu, “Karaciğer yetmezliğine girdiğinde, organın sertliği birkaç kat artar,” diye açıklıyor.