Het kleine, draagbare apparaatje ter grootte van een postzegel maakt op niet-invasieve wijze heldere beelden van het hart, longen en andere organen. En dat kan weleens een doorbraak betekenen.

Je hebt vast weleens van een echo gehoord – of het weleens ondergaan. Echografie is een medische beeldvormingstechniek met ultrasone geluiden, waarbij er beelden worden gemaakt van zachte weefsels en organen. Momenteel vereist echografie omvangrijke en gespecialiseerde apparatuur, die alleen beschikbaar zijn in ziekenhuizen, dokterspraktijken of bij de verloskundige. Maar daar brengen onderzoekers nu met een ingenieuze ‘pleister’ verandering in.

Pleister
Onderzoekers hebben in een nieuwe studie een klein, draagbaar apparaatje ontwikkeld – ter grootte van een postzegel – dat aan de huid blijft kleven. Deze ‘pleister’ genereert vervolgens hoge kwaliteit beelden van interne organen. “We geloven dat we een nieuw tijdperk van draagbare beeldvorming hebben ontsloten,” zegt onderzoeker Xuanhe Zhao.

Verbetering
Volgens de onderzoeker kan hun uitvinding een doorbraak betekenen. Dat komt omdat het op meerdere vlakken een verbetering is van echografie (zie kader).

Meer over echografie
Om organen met behulp van een echo zichtbaar te maken, wordt er eerst een vloeibare gel op de huid van een patiënt aangebracht. Vervolgens zet de radioloog de echokop (transducer) op je lichaam. Deze transducer zendt (onschadelijke) geluidsgolven uit, die door de organen in het lichaam worden teruggekaatst. De echosignalen worden vervolgens omgezet in visuele beelden.

Bij sommige patiënten is het belangrijk dat interne organen voor langere tijd met behulp van echografie zichtbaar blijven. De vloeibare gel die daarbij gebruikt wordt, droogt echter na verloop van tijd op, waardoor de beeldvorming wordt onderbroken. Bovendien is het lastig – zelfs met een robotarm – om de transducer voor lange tijd op dezelfde plek te houden. En dus biedt de pleister uitkomst.

Zo werkt het
De kleeflaag van de nieuw ontwikkelde pleister is gemaakt van twee dunne lagen elastomeer, die een middelste laag van vaste hydrogel inkapselen – een grotendeels op water gebaseerd materiaal dat gemakkelijk geluidsgolven doorlaat. In tegenstelling tot traditionele ultrasone gels, is de hydrogel van het team elastisch en rekbaar. “Het elastomeer voorkomt uitdroging van de hydrogel,” legt Xiaoyu Chen uit. “Alleen wanneer hydrogel sterk gehydrateerd is, kunnen akoestische golven effectief doordringen en goede kwaliteit beelden van interne organen genereren.” De onderste elastomeer-laag kleeft aan de huid, terwijl de bovenste laag hecht aan een reeks minuscule transducers die het team ook zelf heeft ontworpen en gefabriceerd. De gehele ultrasone pleister is ongeveer twee vierkante centimeter in doorsnee en drie millimeter dik – ongeveer de oppervlakte van een postzegel.

De betreffende zelfklevende pleister die ultrasone beelden van het lichaam produceert. Het apparaat is ongeveer net zo groot als een postzegel en kan 48 uur lang beelden van interne organen leveren. Afbeelding: Felice Frankel

Om de pleisters te testen plakten de onderzoekers er een aantal op het lichaam van vrijwilligers. De pleisters bleven dankzij de kleeflaag goed plakken en produceerden 48 uur lang heldere beelden van interne organen. Gedurende deze tijd voerden de vrijwilligers verscheidende handelingen uit, variërend van zitten en staan, tot joggen, fietsen en gewichtheffen. De onderzoekers sloegen vervolgens dankzij de pleisters de veranderingen van grote bloedvaten, het hart, de longen en de maag gade.

Draadloos
Het huidige ontwerp vereist dat de pleisters worden verbonden met instrumenten die de gereflecteerde geluidsgolven vertalen in beelden. Maar als de pleisters draadloos werken – een belangrijk doel waar het team momenteel naartoe werkt – dan kunnen de pleisters gemakkelijk mee naar huis worden genomen. “We stellen ons een aantal pleisters voor die op verschillende plekken op het lichaam worden aangebracht,” legt Zhao uit. “Vervolgens kunnen deze pleisters communiceren met mobiele telefoons, waar bepaalde slimme algoritmen de beelden op aanvraag analyseren.”

Mogelijkheden
Volgens de onderzoeker is hun pleister een enorme stap voorwaarts, dat tal van nieuwe mogelijkheden biedt. Zhao stelt zich bijvoorbeeld voor dat de pleisters niet alleen door patiënten worden gebruikt, maar ook door consumenten kunnen worden aangeschaft die om verschillende redenen interne organen of spieren willen zien – bijvoorbeeld tijdens sporttrainingen. Ook kan de progressie van tumoren beter gevolgd worden, evenals de ontwikkeling van nog ongeboren foetussen in de baarmoeder.

Kortom, de pleisters beloven echografie draagbaar en toegankelijker te maken. “We denken dat dit een doorbraak kan betekenen op het gebied van draagbare apparaten en de medische beeldvorming,” besluit Zhao.