Инженеры из Гонконга разработали ультразвуковую линзу на основе метаматериалов с поддержкой искусственного интеллекта, которая позволяет визуализировать структуры сердечных клапанов в непосредственной близости от реберной клетки. Медицинские устройства. 
Фото: Ёсиёси Хирокава/Getty Images
Инженеры из Гонконгского университета разработали ультразвуковой объектив с поддержкой искусственного интеллекта, который позволяет четко визуализировать сердце и легкие через грудную клетку, что открывает возможности для более быстрой диагностики у постели больного в экстренных ситуациях без использования радиационных методов сканирования.
В пресс-релизе университета отмечается, что ультразвуковая технология, получившая название SonoMeta, позволяет получать изображения структур сердечных клапанов, расположенных на расстоянии до 10 сантиметров позади реберной клетки.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Ультразвуковая линза изготовлена из метаматериалов; она точно контролирует ультразвуковые волны, обеспечивая их проникновение в структуры ребер при одновременном уменьшении отражения и рассеяния.
«Метаматериал обеспечивает „аппаратную“ возможность формировать звуковые волны», — пояснил изданию Mobihealth News профессор инженерного факультета Гонконгского университета Николас Х. Фанг, возглавлявший исследовательскую группу.
Между тем, компонент искусственного интеллекта этой технологии визуализации «обеспечивает программный интеллект для определения точной формы, необходимой для уникальной анатомии каждого пациента», устраняя при этом индивидуальные различия и обеспечивая динамическое масштабирование.
«Такое сочетание позволяет создавать персонализированные волновые структуры, адаптирующиеся к индивидуальным особенностям каждого пациента, что невозможно при использовании только фиксированной линзы», — отметил профессор Фанг.
Цель, добавил профессор, состоит в «реконструкции сигнала в реальном времени на физическом уровне, еще до формирования изображения, что принципиально отличается от постобработки и улучшения изображения».
Согласно результатам исследования, проведенного исследовательской группой Гонконгского университета, SonoMeta достигла глубины проникновения не менее 10 см, пространственного разрешения менее 500 микрометров и увеличения отношения сигнал/шум на 9,3 децибела.
По словам профессора Фанга, это означает, что ультразвуковая линза «позволяет визуализировать структуры сердечных клапанов, расположенные на расстоянии до 10 см позади грудной клетки, с разрешением, приближающимся к качеству КТ, но без радиационного облучения и непосредственно у постели пациента».
ПОЧЕМУ ЭТО ВАЖНО
Своевременная и точная диагностика серьезных заболеваний сердца и грудной клетки, таких как инфаркт миокарда, сердечная недостаточность и легочная эмболия, остается сложной задачей при использовании традиционных методов ультразвукового исследования. Чтобы избежать высокого сопротивления ребер, обычное ультразвуковое исследование сердца, например, проводится через узкие межреберные промежутки, что, как следствие, ограничивает и усложняет углы обзора для получения изображений структур сердца. Кроме того, акустическое окно сужается на 30% у людей с ожирением, пожилых людей или людей с хронической обструктивной болезнью легких. Между тем, при исследовании грудной клетки традиционное ультразвуковое исследование также испытывает трудности с проникновением через заполненные воздухом ткани легких и реберные кости.
Для более точной диагностики врач может направить пациента на рентген или компьютерную томографию, которые связаны с радиационным облучением и могут привести к задержке критически важного лечения, если их назначают в экстренных случаях.
«Нарушение целостности ребер — это повседневное клиническое ограничение», — подчеркнул профессор Фанг.
Таким образом, по словам исследовательской группы Гонконгского университета, SonoMeta представляет собой решение этих давних проблем и обладает большим клиническим потенциалом в условиях, требующих оперативного реагирования, таких как отделения неотложной помощи, реанимации и машины скорой помощи.
Профессор Фанг добавил, что это позволяет проводить немедленную оценку состояния сердца у постели больного, выявлять гемоперикард на ранней стадии и отличать сердечную недостаточность от легочной эмболии. Также это устройство потенциально может применяться в амбулаторных условиях, где возможности, аналогичные компьютерной томографии, встречаются редко.
«Наша цель — сделать SonoMeta первым в мире коммерциализированным ультразвуковым продуктом на основе метаматериалов, превратив прикроватное ультразвуковое исследование из инструмента, зависящего от «окна», в мощный диагностический инструмент, не зависящий от этого окна», — сказал руководитель исследования.
ЧТО ДАЛЬШЕ?
Команда SonoMeta уже завершила проверку принципов работы, моделирование и доклинические эксперименты. В настоящее время проводятся многоцентровые клинические испытания в больнице Руйцзинь в Шанхае (Китай) и Объединенной христианской больнице в Гонконге, целью которых является сравнение ультразвукового исследования на основе метаматериалов с компьютерной томографией.
Профессор Фанг упомянул, что для проверки ультразвуковой линзы будет использовано почти 1000 клинических наборов данных от пациентов с сердечной недостаточностью и приблизительно 400 клинических наборов данных от пациентов с нейродегенеративными заболеваниями.
В настоящее время команда разрабатывает портативное устройство, которое можно устанавливать на существующие ультразвуковые датчики, например, разработанные компаниями GE, Philips и Mindray.
Команда также стремится получить двойное разрешение регулирующих органов: от Национального управления по медицинским продуктам Китая и от Управления по контролю за продуктами питания и лекарствами США.
Кроме того, профессор Фанг сообщил, что команда планирует сотрудничать с производителями для первоначальной интеграции их продукции, прежде чем выйти на высокодоходный рынок послепродажного обслуживания для модернизации клинических систем.
По словам руководителя исследования, в будущих версиях этой технологии могут появиться как транскраниальные, так и терапевтические применения.
Университет Гонконга, Гонконг, ИИ-ультразвук, ультразвуковая линза, ультразвуковое исследование сердца, ультразвук, КТ-изображение
Источник: www.mobihealthnews.com
