Cerotto a ultrasuoni salvavita?


    Un gruppo di ricercatori americani ha sviluppato un nuovo "cerotto" a ultrasuoni indossabile che potrebbe aiutare a rilevare problemi cardiovascolari in maniera precoce e con una accuratezza molto elevata.

    Il dispositivo, delle dimensioni di un'unghia, è in grado di monitorare in maniera non invasiva la pressione del sangue all'interno delle arterie al di sotto della pelle.

    Immagine - il cerotto a ultrasuoni rileva la pressione sanguigna in un’arteria profonda o in una vena. Credits: via Chonghe Wang/Nature Biomedical EngineeringImmagine 1 - il cerotto a ultrasuoni rileva la pressione sanguigna in un’arteria profonda o in una vena. Credits: via Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering


    Un gruppo di ricercatori dell'Università della California San Diego ha sviluppato il cerotto per i pazienti che sono gravemente ammalati oppure che hanno malattie ai polmoni, malattie cardiache o che stanno per essere sottoposti ad un intervento chirurgico.

    La tecnologia a ultrasuoni del cerotto potrebbe essere inoltre utilizzata per tracciare i segni vitali e fisiologici del corpo umano.

    «Fino ad ora, i dispositivi indossabili sono stati molto limitati nel percepire i segni vitali sia sulla superficie della pelle sia al di sotto di essa. Ma ciò che vediamo adesso è soltanto la punta dell'iceberg.» ha dichiarato Sheng Xu coautore dello studio nonché professore di nanoingegneria presso la scuola di ingegneria Jacobs dell'università della California San Diego.

    «Attraverso l'integrazione della tecnologia a ultrasuoni all'interno dei dispositivi indossabili siamo in grado di captare un insieme di altri segnali, eventi biologici e attività in corso al di sotto della superficie della pelle in maniera non invasiva» ha aggiunto il professor Xu.

    Il gruppo di ricercatori ha fatto un passo avanti significativo con questo cerotto a ultrasuoni, il dispositivo è in grado cioè di monitorare in maniera continua la pressione arteriosa centrale nelle arterie principali ad una profondità di oltre 2,5 cm al di sotto della pelle.

    La pressione arteriosa centrale, differente dalla pressione arteriosa periferica misurata attraverso un bracciale gonfiabile tramite il braccio del paziente, si riferisce ai vasi sanguigni centrali tramite i quali il sangue viene pompato direttamente dal cuore verso gli altri organi principali del corpo.

    Immagine  2 - nel momento in cui il dispositivo è indossato sul collo avviene la rilevazione della pressione arteriosa centrale avviene ttraverso l’arteria della carotide, la vena giugulare interna e la vena giugulare esterna (via Chonghe Wang / Nature Biomedical Engineering)Immagine  2 - nel momento in cui il dispositivo è indossato sul collo avviene la rilevazione della pressione arteriosa centrale avviene ttraverso l’arteria della carotide, la vena giugulare interna e la vena giugulare esterna (via Chonghe Wang / Nature Biomedical Engineering)
     

     

     

    In che modo il dispositivo a ultrasuoni è stato reso indossabile?

    «Il maggior progresso di questo lavoro è rappresentato dal fatto che siamo stati in grado di trasformare la tecnologia a ultrasuoni in una piattaforma indossabile. Questo è importante perché ora possiamo iniziare a fare il monitoraggio continuo e non invasivo dei principali vasi sanguigni profondi sotto la pelle, non solo nei tessuti poco profondi» scrive Wang.

    Il cerotto è formato da un foglio sottile di elastomero siliconico modellato insieme a quello che viene definito struttura "isola-ponti”, si tratta cioè di una matrice composta da piccole parti elettroniche (isola) collegate le une alle altre da fili a forma di molla (ponti). Ogni isola contiene elettrodi e dispositivi chiamati trasduttori piezoelettrici, che producono onde ad ultrasuoni nel momento in cui l'elettricità passa attraverso di loro.

    I ponti che collegano tali isole sono fatti di fili sottili di rame simili a delle molle. La struttura isola-ponti consente al cerotto di adattarsi alla forma della pelle, di allungarsi, piegarsi e torcersi senza compromettere la funzione elettronica.

     

    Immagine 3 - La struttura isola-ponte consente al cerotto di essere flessibile e allungabile. Credits: Università della California San Diego.Immagine 3 - La struttura isola-ponte consente al cerotto di essere flessibile e allungabile. Credits: Università della California San Diego.

    Il cerotto utilizza onde ad ultrasuoni per registrare continuamente il diametro di un vaso sanguigno pulsante situato sotto la pelle ad una profondità di 4 centimetri.

    Attraverso l'uso di un software personalizzato queste informazioni vengono poi convertite in un segnale digitale che possiede una determinata forma d'onda.

    Ogni picco, salita e discesa nella forma d'onda, così come la forma d'onda nel suo insieme, rappresentano una specifica attività o evento che avvengono nel cuore.

    Questi segnali forniscono molte informazioni dettagliate ai medici che valutano la salute cardiovascolare del paziente. Tali segnali possono essere utilizzati per prevedere ad es.: l'insufficienza cardiaca, determinare se l'afflusso di sangue è regolare ecc.

     

     

    Perché i ricercatori hanno deciso di realizzare il cerotto a ultrasuoni?


    Secondo i ricercatori la lettura della pressione arteriosa centrale non solo è più accurata ma è anche la migliore per riuscire a prevedere le malattie cardiache. Purtroppo non è facile calcolare la pressione arteriosa centrale attraverso gli esami di routine (specialmente per quanto riguarda gli esami che non prevedono l'uso di un catetere).

     

    Questo è il motivo principale per cui i ricercatori dell’Università della California San Diego hanno sviluppato un dispositivo a ultrasuoni conveniente, morbido, ed elastico tanto da funzionare attaccato alla superficie della pelle e di garantire letture accurate perfino se la persona che lo indossa è in movimento.

    «Questo dispositivo ha il potenziale per diventare un valido aiuto alla medicina cardiovascolare» ha dichiarato il Dott.Brady Huang coautore dello studio e radiologo presso l'Università della California San Diego. «Nella sala operatoria, specialmente durante interventi cardiopolmonari complessi, una valutazione accurata e istantanea della pressione arteriosa centrale è necessaria, questo dispositivo potrebbe potenzialmente soppiantare i tradizionali metodi di rilevazione della pressione arteriosa.« ha aggiunto il Dott. Huang.

    Test preliminari condotti su soggetti di sesso maschile che hanno indossato il cerotto in silicone (provvisto di una elettronica miniaturizzata) su avambraccio, polso, collo e piede hanno mostrato risultati promettenti.

    Ulteriori sviluppi del dispositivo

    Molto probabilmente non si vedranno pazienti che praticano sport indossare questi cerotti, almeno non nell'immediato. Ci sono infatti ancora molti miglioramenti da fare come ad esempio: integrare una sorgente di energia, applicare un’unità per l'elaborazione dei dati e implementare la possibilità di trasmettere i dati in modalità wireless.

    «Se vogliamo fare in modo di portare questo dispositivo dal laboratorio al comodino di una persona comune dobbiamo necessariamente mettere tutti questi componenti insieme» ha dichiarato il professor Xu.

    L'articolo completo Monitoring of the central blood pressure waveform via a conformal ultrasonic device è stato pubblicato recentemente sulla rivista Nature Biomedical Engineering.



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