Introductie
Draagbare echografietechnologie herdefinieert het monitoren van spieractiviteit en opent nieuwe mogelijkheden in de gezondheidszorg en mens-machine-interfaces. Ingenieurs van de University of California, San Diego (UCSD) hebben een compact, flexibel ultrasoon apparaat ontwikkeld dat direct op de huid kan worden gedragen om de spierfunctie in realtime te monitoren. Het apparaat werkt op batterijen en wordt met een kleeflaag op de huid bevestigd. Het maakt tracking met hoge resolutie mogelijk zonder invasieve procedures.
Technologische innovatie in spiermonitoring
Het apparaat bestaat uit één enkele ultrasone transducer, een speciaal draadloos circuit en een lithium-polymeerbatterij, allemaal ingekapseld in een flexibel siliconenelastomeer. De belangrijkste innovatie schuilt in het gebruik van één enkele transducer die diep in het weefsel kan doordringen en beelden met een hoge resolutie en gedetailleerde informatie over de spierfunctie kan leveren. Dit is een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van traditionele elektromyografie (EMG), die te kampen heeft met resolutiebeperkingen en zwakke signalen door de vermenging van signalen van meerdere spiervezels.
Toepassingen in de ademhalingsgezondheid
Tijdens tests werd het apparaat boven de ribbenkast geplaatst om de beweging en dikte van het middenrif te monitoren, essentiële parameters voor het beoordelen van de ademhalingsgezondheid. "Door de activiteit van het middenrif te volgen, zou de technologie mogelijk patiënten met luchtwegaandoeningen en mensen die afhankelijk zijn van mechanische beademing kunnen ondersteunen", aldus Joseph Wang, hoogleraar aan de UCSD. Het apparaat toonde aan dat het de dikte van het middenrif met submillimeterprecisie kan meten en verschillende ademhalingspatronen kan identificeren, zoals oppervlakkige en diepe ademhalingen. Dit is met name relevant voor het diagnosticeren van aandoeningen zoals astma, longontsteking en chronische obstructieve longziekte (COPD).
Vooruitgang in mens-machine-interfaces
Naast klinische toepassingen heeft het apparaat veelbelovende resultaten opgeleverd als mens-machine-interface. Wanneer het op de onderarm wordt gedragen, registreert het nauwkeurig spierbewegingen in de handen en polsen. Het team ontwikkelde een algoritme voor kunstmatige intelligentie dat ultrasone signalen koppelt aan de bijbehorende spierbewegingen, waardoor het systeem verschillende handgebaren zeer nauwkeurig kan herkennen. In praktische demonstraties gebruikten deelnemers het apparaat om een robotarm te besturen voor precisietaken, zoals het pipetteren van water in bekers, en ook om een virtueel spel te spelen, waarbij ze de bewegingen van een personage uitsluitend met polsgebaren bestuurden.
Toekomstperspectieven en impact
De onderzoekers zijn van plan de nauwkeurigheid, draagbaarheid, energie-efficiëntie en rekenkracht van het apparaat te verbeteren. "Deze technologie zou door individuen kunnen worden gebruikt tijdens hun dagelijkse routines voor continue, langdurige monitoring", aldus Xiangjun Chen, medeauteur van de studie en promovendus in Material Science and Engineering aan de UCSD. De implicaties zijn enorm, van het verbeteren van de kwaliteit van leven van patiënten met luchtwegaandoeningen tot het revolutioneren van de prothese- en videogamesector.
Conclusie
De integratie van draagbare echografietechnologie met geavanceerde algoritmen voor kunstmatige intelligentie luidt een nieuw tijdperk in voor het monitoren van de gezondheid van spieren en luchtwegen. Deze ontwikkeling biedt niet alleen een waardevol klinisch hulpmiddel voor het diagnosticeren en behandelen van ziekten, maar vergroot ook de mogelijkheden voor interactie tussen mens en machine, wat de weg vrijmaakt voor toekomstige innovaties op diverse technologische gebieden.
