Побачити серце зсередини
Дослідники Технологічного інституту Джорджії, США, створили мініатюрний чіп, який дозволить кардіологам вивчити серце і кровоносні судини людини зсередини. Він покликаний виявляти ранні ознаки проблем із серцем. На відміну від сучасної техніки, яка здатна дати лише загальне уявлення про те, що відбувається з серцем, новий чіп зафіксує динамічні зміни. Об’ємні зображення, одержувані в режимі реального часу, також дозволять хірургам, які проводять операції на серці, діяти швидше і впевненіше, проводити очищення внутрішніх поверхонь судин без необхідності хірургічного втручання і виконувати ряд інших тонких дій, що вимагають високої точності і швидкості роботи медичного персоналу. Чіп можна залишати в серці людини на кілька місяців для отримання більш точних відомостей.
Малі габарити пристрою дозволяють при розміщенні чіпа на кінці дроту серцевого катетера безперешкодно вводити його всередину серця і відносно товстих кровоносних судин. Опинившись всередині, пристрій здатний передавати сигнали про стан периферичних кровоносних судин і коронарних артерій на комп’ютер, де дані конфігуруються в 3D-зображення. За допомогою розробки клінічні дослідження будуть проводитися вченими набагато швидше. Професор Ф. Левент Дегертекін (F. Levent Degertekin), керівник проектом, зазначає: «Лікар завжди хоче побачити те, що відбувається всередині артерій і всередині серця, однак більшість сучасних пристроїв забезпечує вид тільки поперечного перерізу органу. Якщо у хворого повністю блокована якась артерія, то чіп, розроблений нами, повідомить про це. Лікарю необхідно бачити стан стінок судин з усіх боків. До цього моменту така інформація була для нас недоступна ».
Що являє собою пристрій?
Пристрій складається з матриці крихітних ультразвукових мікропристроїв (56 ультразвукових передавачів і 48 приймачів) та обробної електроніки. При такому значному технічному наповненні всі складові пристрою упаковані на кремнієвому чипі розміром в 1,4 міліметра.
Використання ємнісних мікромеханічних ультразвукових перетворювачів (capacitive micromachined ultrasonic transducer, CMUT) дозволило розробникам в дослідному зразку забезпечити передачу зображення з частотою в 60 кадрів в секунду. Таким чином, чип-сканер забезпечує більш якісне і докладне зображення, що значно перевершує за своєю інформативністю традиційну поперечну ультраскопію. Електронна система реалізує також функції енергозбереження, відключаючи непотрібні в даний момент випромінювачі і датчики. Безпосередня робота пристрою обумовлюється частотою в 20 Мгц і при цьому споживання енергії складає всього 20 міліват. Такий параметр споживання не призводить до виділення значної кількості тепла, що важливо для кровоносної системи. А нещодавно медики Університету Іллінойсу, США, змогли вирішити найскладнішу проблему всіх сучасних медичних імплантатів: заміну їх батарейок. Вчені перетворили людське серце в генератор енергії для підзарядки імплантованого електронного пристрою.
Вбудована система обробки сигналів дозволить за допомогою перетворювачів, сформованих у вигляді двох концентричних кілець, реалізувати дві різні технології зйомки. Наявність ланцюгів попередньої обробки дозволяє сигналам, одержуваних від більш ніж ста елементів, бути переданими через 13 мікропровідників, що з’єднують чіп з центральним пристроєм.
Практичне застосування винаходу
В даний час дослідний зразок чіпа-сканера проходить програму випробувань на тваринах. Після цього чіп почнуть випробовувати на людях. Передбачається, що після успішних випробувань новий пристрій надійде в комерційне виробництво, і буде продаватися в медичні установи по всьому світу. На застосування цієї технології буде отримано дозвіл відповідних органів і буде організована компанія, яка займеться виробництвом таких чіпів спільно з центральними пристроями та відповідним програмним забезпеченням. А поки дослідники працюють над мініатюризацією пристрою, що дозволить переміщати його усередині серця і судин за допомогою металевого дроту діаметром всього в 400 мікрон.
