Stiker untuk Pencitraan Lebih Jelas Organ Bagian Dalam Tubuh

Para insinyur di MIT mengembangkan stiker kecil untuk menyempurnakan hasil pencitraan dan besarnya alat USG saat ini. Alat berukuran perangko yang ditempelkan di kulit dapat menghasilkan gambar organ jantung, paru-paru, dan lainnya dengan lebih jelas.

Ada beberapa alat atau metode untuk membantu dokter mendiagnosis gangguan atau penyakit pada organ dalam. Beberapa metode diantaranya adalah elektrokardiogram (EKG), foto rontgen, ultrasonografi (USG), computed tomography scan (CT Scan), magnetic resonance imaging (MRI), fluoroskopi, endoskopi, dan lainnya.
Khusus USG, selama ini menjadi jendela yang aman dan non-invasif dalam melihat cara kerja organ tubuh bagian dalam. Metode ini dapat memberi gambaran langsung dari organ dalam pasien kepada dokter, meski kadang durasi dan gambarnya masih kurang jelas.
Untuk penyempurnaan, para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT), merancang alat yang ditempelkan di tubuh untuk menghasilkan citra gambar USG dari tubuh bagian dalam. Alat ini berupa stiker berbentuk segi empat dengan ukuran sekitar 2 sentimeter persegi dan memiliki tebal 3 milimeter kira-kira seukuran perangko.
Untuk menangkap gelombang suara menjadi citra gambar organ, teknisi terlatih memanipulasi tongkat dan probe USG untuk mengarahkan gelombang suara ke dalam tubuh. Gelombang ini dipantulkan kembali untuk menghasilkan gambar beresolusi tinggi dari jantung, paru-paru, atau organ dalam dari pasien.
Saat ini, pencitraan USG membutuhkan peralatan besar dan khusus yang hanya tersedia di rumah sakit dan kantor dokter. Dengan desain baru yang dikembangkan para insinyur MIT itu mungkin membuat teknologi ini dapat dipakai dan dapat diakses seperti membeli obat-obatan di apotek.
Dalam sebuah makalah yang muncul di Science beberapa waktu lalu, para insinyur mempresentasikan desain untuk stiker USG baru. Stiker berukuran seperti perangko ditempelkan pada kulit. Tujuannya untuk dapat memberi pencitraan USG terus menerus pada organ dalam selama 48 jam.
Para peneliti menerapkan stiker pada sukarelawan dan menunjukkan perangkat tersebut menghasilkan gambar langsung beresolusi tinggi dari pembuluh darah utama dan organ yang lebih dalam seperti jantung, paru-paru, dan perut.
Stiker mempertahankan daya rekat yang kuat dan menangkap perubahan pada organ di bawahnya saat relawan melakukan berbagai aktivitas, termasuk duduk, berdiri, jogging, dan bersepeda.

Aplikasi Langsung
Desain saat ini membutuhkan menghubungkan stiker ke instrumen yang menerjemahkan gelombang suara yang dipantulkan menjadi gambar. Para peneliti menunjukkan bahwa bahkan dalam bentuknya yang sekarang, stiker dapat memiliki aplikasi langsung.
Aplikasi dari stiker misalnya, perangkat dapat diterapkan pada pasien di rumah sakit, mirip dengan stiker EKG pemantau jantung, dan dapat terus-menerus mencitrakan organ dalam tanpa memerlukan teknisi. untuk menahan probe di tempat untuk jangka waktu yang lama.
Jika perangkat dapat dibuat untuk beroperasi secara nirkabel tujuan yang sedang dikerjakan tim stiker USG dapat dibuat menjadi produk pencitraan. Stiker dapat dipakai lalu dibawa pulang oleh pasien dari klinik atau rumah sakit.
"Kami membayangkan beberapa tempelan stiker di lokasi yang berbeda di tubuh, dan tempelan itu akan berkomunikasi dengan ponsel Anda, di mana algoritma AI akan menganalisis gambar sesuai permintaan," kata penulis senior studi tersebut, Xuanhe Zhao, profesor teknik mesin dan sipil dan teknik lingkungan di MIT.
"Kami percaya kami telah membuka era baru pencitraan yang dapat dipakai. Dengan beberapa tempelan stiker di tubuh Anda, Anda bisa melihat organ dalam Anda," tulis penelitian yang terdiri dari penulis utama Chonghe Wang dan Xiaoyu Chen, dan rekan penulis Liu Wang, Mitsutoshi Makihata, dan Tao Zhao di MIT, bersama dengan Hsiao-Chuan Liu dari Mayo Clinic di Rochester, Minnesota.
Untuk gambar dengan USG, teknisi pertama menerapkan gel cair ke kulit pasien, yang bertindak untuk mengirimkan gelombang USG. Sebuah probe atau transduser, kemudian ditekan ke gel, mengirimkan gelombang suara ke dalam tubuh yang menggemakan struktur internal dan kembali ke probe. Sinyal gema kemudian diterjemahkan ke dalam gambar visual.
Untuk pasien yang membutuhkan pencitraan jangka panjang, beberapa rumah sakit menawarkan probe yang ditempelkan pada lengan robot yang dapat menahan transduser di tempatnya tanpa melelahkan, tetapi gel USG cair mengalir dan mengering seiring waktu, mengganggu pencitraan jangka panjang.
Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mengeksplorasi desain untuk probe USG yang dapat diregangkan yang akan memberi pencitraan organ internal yang portabel dan low-profile. Desain ini memberi rangkaian transduser USG kecil yang fleksibel, dengan gagasan bahwa perangkat semacam itu akan meregang dan menyesuaikan diri dengan tubuh pasien.
Tetapi desain eksperimental ini telah menghasilkan gambar beresolusi rendah, sebagian karena peregangannya. Saat bergerak dengan tubuh, transduser menggeser lokasi relatif satu sama lain, mendistorsi gambar yang dihasilkan.
"Alat pencitraan ultrasound yang dapat dipakai akan memiliki potensi besar di masa depan diagnosis klinis. Namun, resolusi dan durasi pencitraan dari tempelan ultrasound yang ada relatif rendah, dan mereka tidak dapat mencitrakan organ dalam," kata Chonghe Wang, yang merupakan mahasiswa pascasarjana MIT. hay/I-1

Dapat Beroperasi Hingga 48 Jam

Tampilan dalam dari stiker ultrasonografi (USG) seukuran perangko untuk yang dikembangkan oleh para ilmuwan di Massachusetts Institute of Technology (MIT), mampu menghasilkan gambar beresolusi tinggi dalam durasi yang lebih lama. Stiker dapat digunakan untuk jangka waktu 48 jam alias dua hari.
Stiker USG dari para ilmuwan MIT dapat menghasilkan gambar beresolusi lebih tinggi dalam durasi yang lebih lama dibandingkan metode USG konvensional. Cara yang dilakukan dengan memasangkan lapisan perekat yang kuat dan elastis dengan rangkaian transduser yang kaku.
"Kombinasi ini memungkinkan perangkat menyesuaikan diri dengan kulit sambil mempertahankan lokasi relatif transduser untuk menghasilkan gambar yang lebih jelas dan presisi." kata penulis utama Chonghe Wang seperti dikutip laman MIT.
Lapisan perekat perangkat terbuat dari dua lapisan tipis elastomer yang membungkus lapisan tengah hidrogel padat, sebagian besar bahan berbasis air yang basah dengan mudah mentransmisikan gelombang suara. Tidak seperti gel USG tradisional, hidrogel tim MIT bersifat elastis dan elastis.
"Elastomer mencegah dehidrasi hidrogel," kata Xiaoyu Chen, seorang pasca doktoral di MIT. "Hanya ketika hidrogel sangat terhidrasi, gelombang akustik dapat menembus secara efektif dan memberi pencitraan organ internal beresolusi tinggi," imbuh dia.
Lapisan elastomer bawah dirancang untuk menempel pada kulit, sedangkan lapisan atas melekat pada rangkaian transduser kaku yang juga dirancang dan dibuat oleh tim. Para peneliti menjalankan stiker USG melalui serangkaian tes dengan sukarelawan sehat, yang mengenakan stiker di berbagai bagian tubuh mereka, termasuk leher, dada, perut, dan lengan.
Stiker tetap menempel pada kulit relawan, dan menghasilkan gambar yang jelas dari struktur di bawahnya hingga 48 jam. Selama ini, para relawan melakukan berbagai aktivitas di lab, mulai dari duduk dan berdiri, hingga jogging, bersepeda, dan angkat beban.
Dari gambar stiker, tim dapat mengamati perubahan diameter pembuluh darah utama saat duduk versus berdiri. Stiker juga menangkap detail organ yang lebih dalam, seperti bagaimana jantung berubah bentuk saat bekerja selama latihan.
Para peneliti juga dapat mengamati perut yang membuncit, kemudian menyusut kembali saat para sukarelawan minum jus kemudian mengeluarkan jus itu dari sistem mereka. Dan ketika beberapa sukarelawan mengangkat beban, tim dapat mendeteksi pola cerah di otot yang mendasarinya, menandakan kerusakan mikro sementara.
"Dengan pencitraan, kita mungkin dapat mengabadikan momen dalam latihan sebelum digunakan secara berlebihan, dan berhenti sebelum otot menjadi sakit," kata Chen. "Kami belum tahu kapan momen itu akan terjadi, tetapi sekarang kami dapat memberikan data pencitraan yang dapat ditafsirkan oleh para ahli," imbuh dia. hay/I-1