Создана новая платформа для медицинской визуализации на основе ультразвука
Доступное ручное ультразвуковое исследование трансформирует здравоохранение как диагностический инструмент с потенциалом стать для медицинских учреждений столь же повсеместным, как стетоскоп. За последние полвека ультразвуковая визуализация стала ключевой технологией для оценки постоянно расширяющегося спектра заболеваний на всех этапах жизни. Несмотря на доказанную ценность ультразвука, дорогостоящее ультразвуковое оборудование, требующее специальных знаний в области получения и интерпретации изображений, ограничили его широкое применение. Не только ученые, но и рядовые медики считают, что распространение портативной и недорогой ультразвуковой визуализации может улучшить глобальное здоровье, а также обеспечить широкие клинические и академические исследования, оказывающие большое влияние на области медицины.
Ученые, основываясь на вышесказанном, решили создать новую платформу для развития диагностической помощи, состоящую из ультразвукового зонда на кристалле, использующего современные полупроводниковые технологии на основе кремния, в паре с мобильным устройством и интерпретацией изображений под управлением искусственного интеллекта и облачным взаимодействием. В своей работе исследователи описали конструкцию полного ультразвукового устройства на кристалле, первого, одобренного Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для 13 показаний. Этот прибор содержит двумерный массив микроэлектромеханических систем на основе кремния (MEMS), ультразвуковых датчиков, непосредственно интегрированных в комплементарную электронику управления и обработки на основе оксида металла и полупроводника, чтобы зонд был недорогим и подходящим для визуализации всего тела.
Прибор имеет потребляемую рабочую мощность 3 Вт и менее, в которой индивидуально адресуются к каждому элементу около 9 тысяч семиуровневых пульсаторов на основе обратной связи и более 11 тысяч усилителей, более 1 100 аналого-цифровых преобразователей и более 1 трлн операций в секунду. Ученые количественно оценили измеренную производительность и способность к изображению областей тела, что традиционно занимает три отдельных зонда. Кроме того, описаны два приложения этой платформы — помощь дополненной реальности, которая направляет пользователя в получении диагностических изображений сердца и алгоритмы, автоматизирующие измерение фракции выброса сердца, показателя здоровья сердца.
Демонстрации всех ключевых органов и режимов работы иллюстрируют возможности визуализации. Презентации автоматизированного руководства для нетренированных пользователей ультразвука показывают потенциал для дальнейшего расширения доступности и полезности.
