L’imagerie échographique constitue une fenêtre sûre et non invasive sur le fonctionnement du corps, fournissant aux cliniciens des images éclatantes des organes internes d’un patient.
Pour capturer ces images, des techniciens qualifiés manipulent des baguettes et des sondes à ultrasons pour diriger les ondes sonores dans le corps. Ces ondes sont réfléchies pour créer des images haute résolution du cœur, des poumons et d’autres organes situés profondément à l’intérieur du corps du patient.
Jusqu’à présent, l’imagerie par ultrasons nécessitait un équipement encombrant et spécialisé, disponible uniquement dans les hôpitaux et les cabinets médicaux. Mais une nouvelle conception réalisée par les ingénieurs du MIT pourrait rendre la technologie aussi portable et abordable que l’achat de patchs en pharmacie.
Dans un article publié dans Science, les ingénieurs présentent la conception de leur nouvel autocollant à ultrasons, un appareil de la taille d’un tampon qui adhère à la peau et peut fournir une image échographique continue des organes internes pendant 48 heures.
Placés sur des volontaires, les autocollants montraient que les appareils produisaient des images vives et haute résolution des principaux vaisseaux sanguins et des organes plus profonds, tels que le cœur, les poumons et l’estomac. Les autocollants ont maintenu une forte adhérence et ont capturé les changements dans les organes sous-jacents pendant que les volontaires effectuaient diverses activités, notamment assis, debout, faisant du jogging et du vélo.
Si les appareils pouvaient fonctionner sans fil, un objectif que l’équipe vise actuellement, les autocollants à ultrasons pourraient être transformés en produits d’imagerie portables que les patients pourraient emporter chez eux chez le médecin ou même acheter dans une pharmacie.
« Nous envisageons plusieurs patchs collés à différents endroits du corps pour communiquer avec le téléphone portable, où des algorithmes d’IA analyseront les images à la demande », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Xuanhe Zhao, professeur de génie mécanique, civil et environnemental au MIT. . -« Nous pensons avoir découvert une nouvelle ère dans l’imagerie portable : avec quelques patchs sur votre corps, vous pourrez voir vos organes internes. »
Problème délicat
Pour imager les organes par ultrasons, le technicien applique d’abord sur la peau du patient un gel liquide qui transmet les ondes ultrasonores. Une sonde ou un transducteur est ensuite pressé contre le gel, envoyant des ondes sonores dans le corps qui se répercutent sur les structures internes et reviennent à la sonde, où les signaux réfléchis sont traduits en images visuelles.
Pour les patients qui ont besoin de longues périodes d’imagerie, certains hôpitaux proposent des sondes attachées à des bras robotiques qui peuvent maintenir la sonde en place sans se fatiguer, mais le gel liquide à ultrasons fuit et sèche avec le temps, interrompant l’image à long terme.
Ces dernières années, les scientifiques ont exploré des modèles de sondes à ultrasons extensibles qui fourniraient une imagerie portable et discrète des organes internes. Ces conceptions produisent un ensemble flexible de petits transducteurs à ultrasons, l’idée étant qu’un tel dispositif peut s’étirer et s’adapter au corps du patient.
Mais ces conceptions expérimentales ont produit des images à faible résolution, en partie à cause de leur étirement : en se déplaçant avec le corps, les transducteurs décalent leur emplacement les uns par rapport aux autres, déformant l’image résultante.
« Un outil d’imagerie échographique portable aurait un énorme potentiel dans l’avenir du diagnostic clinique. Cependant, la résolution et la durée d’imagerie des patchs échographiques existants sont relativement faibles et ne permettent pas d’imager les organes plus profonds », soulignent les scientifiques.
Un regard à l’intérieur
Le nouvel autocollant échographique de l’équipe du MIT crée des images de plus haute résolution sur une période plus longue en combinant une couche adhésive extensible avec un réseau rigide de transducteurs.
« Cette combinaison permet à l’appareil de s’adapter à la peau tout en conservant l’emplacement relatif des transducteurs pour générer des images plus claires et plus précises », a déclaré le professeur Wang, scientifique de l’équipe.
La couche adhésive de l’appareil est constituée de deux fines couches d’élastomère qui encapsulent une couche intermédiaire composée d’un hydrogel dur, un matériau principalement à base d’eau qui transmet facilement les ondes sonores. Contrairement aux gels échographiques traditionnels, l’hydrogel de l’équipe du MIT est élastique et extensible.
« L’élastomère empêche la déshydratation de l’hydrogel », explique le Dr Chen de l’équipe du MIT. – « Ce n’est que lorsque l’hydrogel est hautement hydraté que les ondes acoustiques peuvent pénétrer efficacement et fournir des images haute résolution des organes internes. »
La couche élastomère inférieure est conçue pour adhérer à la peau, tandis que la couche supérieure peut être fixée à un ensemble rigide de transducteurs, que l’équipe a également conçus et construits. L’ensemble de l’autocollant à ultrasons mesure environ 2 centimètres carrés de diamètre et 3 millimètres d’épaisseur, soit environ la taille d’un timbre-poste.
L’équipe poursuit ses recherches pour faire fonctionner les autocollants sans fil. Ils développent également des algorithmes logiciels basés sur l’intelligence artificielle qui peuvent mieux interpréter et diagnostiquer les images d’autocollants. Le professeur Zhao envisage ensuite que les autocollants échographiques pourraient être achetés par les patients et les consommateurs, et utilisés non seulement pour surveiller divers organes internes, mais également la progression des tumeurs ainsi que le développement des fœtus dans l’utérus.
« Nous imaginons que nous pourrions avoir une boîte d’autocollants, chacun étant conçu pour représenter un endroit différent sur le corps », explique le professeur Zhao. « Nous sommes convaincus que cette découverte constituera une avancée majeure dans le domaine des appareils d’imagerie médicale portables. »
Cette recherche a été financée en partie par le MIT, la Defense Advanced Research Projects Agency, la National Science Foundation, les National Institutes of Health et le Service de recherche de l’armée américaine par l’intermédiaire de l’Institut militaire de nanotechnologie du MIT.
Milena Vasileva
