Портативный УЗИ: обзор технологии и устройств
В продолжение разговора про устройство для мониторинга здоровья рассмотрим такой прибор, как портативный аппарат УЗИ. Традиционно тема УЗИ вызывает у врачей немалый интерес, т.к. этот метод диагностики очень важен, он неинвазивен и дает много информации о заболевании и общем состоянии пациента. Многие врачи используют его даже во время обхода при осмотре пациента, что крайне удобно.
УЗИ основано на пьезоэлектрическом эффекте, который был открыт еще в 1880 году. Такой датчик состоит из самого корпуса, в котором находится батарейка, и по алгоритму построен вычислительный процесс. Состоит он из пьезоэлектрических кристаллов, которые при подаче на них электрического тока меняют форму. Как мы знаем, все колебания вызывают звуковую волну определенной частоты. Она идет от колебаний этих небольших кристаллов, доходит до органов человека и отражается в разной степени, исходя из характеристик той или иной ткани, на которую идет ультразвуковая волна.
Не секрет, что все ткани имеет разную акустическую проводимость, и когда мы, допустим, делаем УЗИ печени, сердца или желудка, стенки органов обладают разной электрической проводимостью, нежели кровь или кожа, и мы получаем обратную ультразвуковую волну, которая также попадает на эти пьезоэлектрические кристаллы. Таким образом, они не только посылают волну, но и принимают ее, обрабатывая в центральном процессоре, который, зная скорость продвижения волны, может рассчитать, на каком расстоянии какая ткань находится на пути этих волн.
Есть различные аспекты этой темы: например, акустическая линза. Эта линза позволяет делать фокусировку – другими словами, фокусироваться лучам в конкретном положении.
Важно и следующее: есть несколько видов датчика, к примеру — линейный и конвексный являются самыми распространенными. Существуют определенные различия между ними. Форма датчика меняет поле зрения ультразвуковой волны, т.е. при линейном датчике форма одна, и волны идут соответствующим образом, а при конвексном датчике –другая, и волны идут по-другому. Также очень важна частота, потому как от частоты зависит глубина проникновения ультразвуковых волн: чем она ниже, тем дальше волны могут проникать. Соответственно, все датчики, которые рассчитаны на глубинное проникновение, являются конвексными датчиками, которые могут проникать до 25 сантиметров вглубь тела. Их частота при этом будет варьироваться от 2 до 7,5 МГц.
Частота линейного датчика, который предназначен для исследования сосудов, суставов и других околоповерхностных частей тела, варьируется в промежутке 5-15 МГц и имеет до 10 см глубины проникновения. Стоит отметить, что чем выше частота, тем выше разрешение, которое также зависит от количества пьезоэлектрических элементов. Их в таких датчиках может быть 64, 128, 192.
Важным аспектом является и наличие цветного доплера, позволяющего оценить кровоток того или иного участка тела. Он основан на очень интересном эффекте изменения частоты и длины волны в зависимости от движущихся объектов, в данном случае – эритроцитов. Таким образом, когда мы делаем ультразвук, волны отражаются от отдельных эритроцитов, и поскольку они движутся, длина и частота волны меняется. На этом эффекте построено доплеровское сканирование. Когда датчик отмечает, что эритроциты движутся к датчику, он выделяется красным цветом, если синим – значит, от датчика. Таким образом, если при обычном ультразвуковом исследовании мы не можем оценить кровоток, то при подключении доплеровской функции мы можем это сделать, чтобы впоследствии понять, где он нарушен, а где – в состоянии нормы. В портативных приборах УЗИ такие доплеры есть только в топовых моделях, поскольку сильно добавляют стоимость.
Датчики существуют беспроводные и проводные:
- Беспроводной датчик – это вай-фай датчик, внутри которого находятся батарейка, процессор и, собственно, «сердце» датчика. Кроме того, есть небольшой экран, демонстрирующий нам заряд батареи и статус подключения к вай-фаю, а также – беспроводная зарядка. Минусом такой системы является тот факт, что здесь есть лишь один тип датчика. В некоторых фирмах американского производства «тушка» и датчики могут быть сменные, но в китайских образцах он один.
- Что же касается проводных датчиков, то, как это следует из названия, он подключается по поводу к компьютеру или к смартфону, если имеется микро-USB или USB Type-C разъемы. Конечно, такая система будет существенно разряжать смартфон, зато не требует ли батареи, ни дополнительной зарядки. Такой датчик более легкий на вес и компактный.
Довольно важным элементом при использовании датчиков является мобильное приложение. На каких-то аппаратах может располагаться и экранчик, но это не очень удобно для рассмотрения изображения, так что чаще имеются изолированные датчики, которые подключаются к смартфону или к планшету и работают через мобильное приложение. Для работы этого приложения требуется неплохой смартфон с быстрым процессором. Если смартфон стоит 5-10 тысяч рублей, то картинка будет низкого качества и подтормаживать, а на быстрых современных смартфонах изображение получается идеальным.
Следует также отметить, что в приложении картинку можно определенным образом обрабатывать – например, усиливать контраст, делать что-то ярче, что-то – приглушенным. Один из примеров – система Clear Vision, которая дает нам более четкую картинку, поскольку автоматически достраивает ее исходя из внутреннего алгоритма.
Интересно, что в портативном устройстве может работать искусственный интеллект. Делая УЗИ, мы можем на этапе сканирования определить наличие патологии. Это может пригодиться, допустим, пациентам, использующим прибор самостоятельно в домашних условиях. Искусственный интеллект может помочь определить локализацию той или иной проблемы, чтобы в дальнейшем передать эту информацию врачу.
Наиболее сложный вопрос заключается в том, что большинство таких аппаратов не имеют регистрации в России. В целом, такой датчик можно купить за стоимость выше 800 долларов. В Китае сейчас довольно много компаний, которые предлагают купить его по такой цене, но это будет, скорее, датчик с не очень высоким разрешением, без доплера и проводной. За 1500-1800 долларов можно купить прибор с более высоким разрешением; за 2000 долларов – с наиболее высоким разрешением и качеством.
К сожалению, эти датчики, как было сказано выше, не имеют регистрации в России, и, если Вы врач, то не имеете право работать с этими датчиками в рамках лечебного учреждения. Это создает определенные сложности на пути вступления приборов на отечественный рынок и выстраивания ценовой политики. Тем не менее, следует отметить, что в общемировой тенденции такие устройства становятся доступными и, в принципе, могут использоваться не только врачами, но и пациентами. Быть может, с развитием искусственного интеллекта прибор УЗИ некогда трансформируется в домашний диагностический прибор.
Источник
Медицина 2.0
Датчики здоровья — инновация в мире медицинской техники
Семимильными шагами уходят те времена, когда померить пульс и давление, сахар в крови и температуру можно было только в амбулаторных условиях. Благодаря развитию технологий современный человек может самостоятельно контролировать состояние своего здоровья, купив в аптеке электронный градусник, тонометр, прибор для измерения сахара. Изобретение бытовых версий медицинского оборудования позволило 69,5% больных людей вовремя предупреждать развитие недуга и возникновение кризиса.
Перечисленные приборы уже известны современникам, а вот датчики здоровья — новинка современных технологий, заслужившая внимание профессиональных спортсменов, — еще неизвестна потребителям. О ней и стоит поговорить.
Несколько слов о самой новинке
В чем относительное неудобство всех тех приборов, которые перечислены выше? В том, что запыхавшийся после физических нагрузок человек или тяжело болеющий, вряд ли будет в состоянии самостоятельно снять показания. Если поблизости никого нет, а сердце в груди «отплясывает бешеный» ритм, что делать? В таких ситуациях и необходимы датчики здоровья, которые подключаются к мобильному телефону и ведут прием данных посредством чувствительного индикатора. Все что требуется — приложить к нему палец. Через несколько секунд прибор получит следующие сведения:
Количество вдохов за единицу времени;
Уровень кислорода в крови;
Все считанные данные автоматически передаются на дисплей телефона — удобно читать и запоминать. А еще эти данные могут использоваться специальной программой, которая разработана для анализа физического состояния организма. Но главное преимущество датчиков здоровья не в их универсальности, а в удобстве эксплуатации. Именно поэтому эту новинку уже признало большинство любителей активного образа жизни.
Что представляет собой подобный датчик?
Это очень компактное устройство, которое по внешнему виду больше напоминает МР3-плеер или флешку. Весят датчики здоровья около 11 грамм, а их размеры редко превышают следующие: 4 см´1 см´5 см. Прибор подсоединяется к мобильному устройству посредством HDMI–порта, который защищается крышкой — по типу флешнакопителей.
Компактность и легкость в управлении — основные достоинства. Но для современников, возможно, будет важным узнать, что датчики здоровья могут работать и с последними моделями смартфонов и телефонов, от которых приборы и получают питание.
Устройства подобного качества сегодня выпускает только США. Это недорогие измерительные агрегаты, которые производятся в корпусе из высокопрочной пластмассы разного оттенка. Рынок может предложить и иные виды приспособлений этого класса: ремешки, пластыри и прочие. Но все они неэффективны, поскольку точность показаний имеет слишком высокую погрешность.
Источник
Как гаджеты меняют наше представление о мониторинге здоровья
Самые популярные носимые медицинские гаджеты на сегодняшний день — трекеры сна и активности, а также устройства для диабетиков. По данным Global Markets Insights, вместе они занимают более 86% мирового рынка.
Это неудивительно: мода на продуктивность, здоровый образ жизни и заботу о своем теле подталкивает потребителей контролировать состояние организма. В то же время, несмотря на популярность ЗОЖ, продолжает расти число диабетиков. В прошлом году только в России насчитали 4,8 млн человек с этим диагнозом. За последние пять лет их стало больше на 23%.
Количество устройств, которые используются для постоянного мониторинга здоровья, растет еще быстрее. По данным MarketsandMarkets, рынок носимых медицинских гаджетов в ближайшие пять лет увеличится в 2,5 раза. Причем сами устройства становятся все более умными и удобными, меняя подходы к контролю за здоровьем.
1. Инвазивные процедуры нужны все реже
Чтобы измерить уровень сахар в крови, теперь необязательно прокалывать палец. Современные девайсы для мониторинга глюкозы позволяют сделать это без крови с помощью неинвазивных устройств.
Так, устройство FreeStyle Libre от Abbott имеет датчик, который снабжен маленьким волоском со специальным ферментом. Этот волосок помещается под кожу и определяет уровень глюкозы в межклеточной жидкости. В результате пациентам не нужно по много раз в день прокалывать палец. Фактически они могут постоянно отслеживать уровень глюкозы в режиме реального времени и при необходимости принимать меры.
Исследования показали, что постоянное использование этой системы мониторинга глюкозы в течение года и более улучшило самочувствие и уменьшило тяжесть заболеваний для пациентов с диабетом и первого, и второго типов. Пользователи реже испытывали состояние гипогликемии и попадали в больницы, меньше пропускали работу из-за диабета. Инновационное устройство уже продается в 50 странах мира, в том числе и с доставкой по всей России.
Для некоторых исследований благодаря носимым гаджетам теперь не требуется не только проникновения под кожу, но даже контакта с телом пациента. К примеру, Microsoft пару лет назад разработала умные очки, которые используют оптические датчики пульса для измерения давления. Они считывают пульс сразу в нескольких точках, на основе этих данных определяют скорость движения крови и вычисляют артериальное давление.
В свою очередь, американская Aum Cardiovascular предложила устройство, способное мониторить состояние коронарных артерий без инвазивного вмешательства. Оно улавливает и анализирует звук, с которым кровь проходит через артерии, и таким образом отслеживает наличие холестериновых бляшек.
Как работает инновационный контроль глюкозы для диабетиков
Пример: система FreeStyle Libre от Abbott
- Не требует прокола пальца: данные считываются в процессе безболезненного 1-секундного сканирования
- При каждом сканировании отражается текущий показатель глюкозы и то, в какую сторону сейчас меняется ее уровень
- Состояние пациента отслеживается круглосуточно: с устройством можно ходить в душ и даже плавать, но не дольше 30 минут
- На экране датчика видны данные за последние 8 часов, затем они передаются на сканер, который хранит информацию до 90 дней
- Всю информацию можно показать врачу, чтобы он принял более информированное решение
2. Мониторить состояние организма будут непрерывно
До недавнего времени самым распространенным методом более или менее длительного медицинского мониторинга вне больницы был метод «ЭКГ по Холтеру». Его впервые использовал биофизик Норман Холтер в 1952 году, и с тех пор технология мало изменилась. На пациента надеваются провода и монитор с картой памяти внутри, который обычно крепится на ремень. Спустя сутки прибор снимают, а данные передают на компьютер.
Пациенты, опутанные проводами для суточного ЭКГ, ограничены в активности. Поэтому чаще всего прибор фиксирует параметры в состоянии относительного покоя. Но главное, данные регистрируются лишь в течение суток (в редких случаях прибор носят несколько дней). Такого короткого интервала может быть недостаточно для полной медицинской картины.
Большинство других исследований проводятся только точечно. Давление, уровень глюкозы или кислорода обычно измеряют по состоянию на данный конкретный момент. И чтобы увидеть динамику, требуется повторный анализ.
Однако новые поколения носимых медицинских гаджетов научились отслеживать состояние непрерывно. Трекеры сна и активности могут измерять пульс и давление в режиме 24/7 много дней подряд. То же самое касается систем для контроля за глюкозой.
3. Гаджеты сами сообщат врачу о проблемах
В 2014 году небольшой стартап из Вирджинии CareTaker придумал прибор, который позволяет раньше выписывать пациентов из больницы и следить за их состоянием удаленно. Монитор надевается на запястье и фиксирует температуру, давление, частоту дыхания и уровень кислорода в крови. Через bluetooth он передает данные сначала на смартфон, а оттуда через приложение и облачное хранилище — на устройство врачу или опекуну.
За минувшие шесть лет множество сервисов научились оповещать медиков о состоянии пациентов. Например, некоторые чехлы для смартфонов, записывающие ЭКГ, подключены к телемедицинским сервисам и позволяют мгновенно получать консультации специалиста.
В таких устройствах заинтересованы не только пациенты, но и клиники. Участники рынка не раз говорили, что здравоохранению нужны гаджеты, которые могут автоматически отправлять данные в информационные системы клиник. Но раньше для этого не хватало технологической базы в самих клиниках и доступных устройств для пациентов. Теперь, когда пандемия сильно подогрела интерес к телемедицине, а гаджеты стали разнообразнее и дешевле, такая модель мониторинга будет востребована во многих странах.
4. Девайсы скорректируют наше поведение
Медицинские гаджеты пока не способны заменить врачей, но в некоторых случаях позволяют без них обходиться. Устройства уже научились выдавать пациентам рекомендации по поводу того, как лучше себя вести, чтобы избежать заболеваний или плохого самочувствия.
Например, трекеры помогают правильно выстроить подготовку ко сну и распределить активность в течение дня. А «умные» зубные щетки могут посоветовать подходящую именно вам зубную пасту и проконтролировать, хорошо ли вы почистили конкретный зуб.
Сама по себе информация о состоянии организма, если получать ее в реальном времени, тоже помогает вовремя корректировать свое поведение. Так, гаджеты для диабетиков могут показывать не только уровень глюкозы в данный момент, но и то, в какую сторону сейчас меняется показатель. Если глюкоза низкая и продолжает падать, то пациенту желательно поскорее что-нибудь съесть. А если уровень низкий, но растет, то достаточно немного подождать.
Вдобавок ко всему носимые медицинские гаджеты генерируют огромный массив данных, которые потенциально пригодны для предиктивной аналитики. С их помощью можно прогнозировать заболевания и выдавать рекомендации по питанию и нагрузкам не только на сегодняшний день, но и на всю жизнь.
Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.
Источник