Обнаружение кожных заболеваний с помощью мягкого сенсорного устройства

blank

Если положить на кожу кусок мягкой, чувствительной к деформации ткани, можно очень скоро обнаружить кожные заболевания неинвазивно и в режиме реального времени. Группа исследователей под руководством ученого из Городского университета Гонконга (CityU) разработала простое электромеханическое устройство, которое можно использовать для диагностики патологии глубоких тканей, такой как псориаз, в автоматическом и неинвазивном режиме. Полученные данные заложат основу для будущих применений в клинической оценке рака кожи и / или дерматологических заболеваний.

Исследованием руководят доктор Ю Синге, доцент кафедры биомедицинской инженерии CityU, а также ученые Северо-Западного университета США. Их результаты были опубликованы в научном журнале Nature Biomedical Engineering под названием «Миниатюрные электромеханические устройства для характеристики биомеханики глубоких тканей».

Электромеханические системы, позволяющие точно и быстро измерять жесткость мягких тканей человеческого тела, могут предоставить полезную клиническую информацию для мониторинга, диагностики и лечения различных патологий, особенно кожных. Однако существующие диагностические исследования, например, магнитно-резонансная эластография, обычно включают огромные инструменты в больницах и обученных практиков. А новейшая технология измерения жесткости тканей, основанная на зондировании, может измерять только поверхностную глубину верхней части кожи, вплоть до подкожно-жировой клетчатки.

Новое устройство для оценки жесткости глубоких тканей в реальном времени

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала простое миниатюрное электромеханическое устройство для высокоточной оценки жесткости глубоких тканей в реальном времени. Команда использовала миниатюрную электромагнитную систему, которая объединяет вибрационный привод и мягкий чувствительный к деформации лист, чтобы отслеживать в реальном времени модуль Юнга, то есть жесткость при растяжении, кожи и других мягких биологических тканей на глубине примерно от 1 до 8 мм. в зависимости от конструкции датчика.

blank

Команда оценила эффективность устройства с использованием ряда синтетических и биологических материалов, таких как гидрогели, свиная кожа, а также на различных участках кожи человека. «Повреждения проявили более высокую жесткость, чем участки близлежащей кожи, в первую очередь из-за различий в эластичности и гидратации кожи. Эти простые измерения имеют потенциальное клиническое значение для быстрого выявления и выявления кожных поражений, с возможностями, которые дополняют возможности недавно опубликованных методов определения механических свойств на поверхности ткани (обычно в микрометровом масштабе) », — пояснил д-р Ю. Он отметил, что раковая ткань обычно жестче или мягче, чем нормальная ткань, и такое различие может использоваться в качестве диагностического биомаркера для ряда кожных заболеваний, таких как рак кожи или опухоли под кожей.

blank

Простая конструкция электромеханического устройства

Толщина электромеханического устройства составляет всего около 2,5 мм, а площадь соприкосновения — около 2 см². Он хорошо действует как на волосистые, так и на безволосые участки кожи. Его рабочий механизм адаптирован на основе интегрированного в кожу тактильного интерфейса для виртуальной / дополненной реальности, разработанного доктором Ю и сотрудниками из Северо-Западного университета ранее.

Устройство работает следующим образом: после подачи переменного тока через медную катушку магнит вибрирует и создает давление на нижнюю поверхность датчика. Это будет направлять деформации, которые простираются до миллиметровой глубины ткани, что приводит к периодическим изменениям электрического сопротивления. Анализ этих ответов путем одновременного измерения напряжения позволяет количественно определять жесткость тканей. Каждое измерение может быть выполнено в течение одной минуты.

blank

Затем команда провела клинические исследования пациентов с кожными заболеваниями с помощью недавно изобретенного электромеханического устройства. Результаты указывают на возможность точного нацеливания на поражения, связанные с псориазом, показывая практическую медицинскую ценность устройства. «Полученные данные могут помочь в диагностике, отслеживании лечения и мониторинге заболеваний, особенно при кожных заболеваниях, таких как рак кожи, а также в аспектах эстетической дерматологии и восстановления после поверхностных ран», — сказал д-р Ю.

Доктор Ю также отметил, что их устройство может быть использовано для оценки физических свойств кожи в различных условиях, таких как старение, потеря гидратации или связанные с ними дерматологические заболевания. «Мы считаем, что в ближайшем будущем эта технология позволит людям в любое время контролировать состояние своей кожи с помощью простого носимого устройства», — сказал д-р Ю.

Поделиться

Источник