Что, если ультразвуковая визуализация больше не будет ограничена больницами? Пациенты с хроническими заболеваниями, такими как гипертония и сердечная недостаточность, смогут постоянно находиться под наблюдением в режиме реального времени дома или в движении. Это даст медицинским работникам возможность получать непрерывную клиническую информацию вместо эпизодических проверок — сканирования здесь и осмотра там.
Переход от реактивной, стационарной помощи к профилактической, общественной и домашней помощи может обеспечить более раннее выявление и своевременное вмешательство, а также по-настоящему персонализированный уход.
Для воплощения этой идеи в жизнь Сингапурский технологический альянс исследований Массачусетского технологического института (SMART), исследовательское предприятие MIT в Сингапуре, запустил новый совместный исследовательский проект — Wearable Imaging for Transforming Elderly Care (WITEC).
WITEC — это новаторская инициатива в области носимых технологий, медицинской визуализации, исследований и материаловедения. Проект будет посвящён фундаментальным исследованиям и разработке первой в мире носимой системы ультразвуковой визуализации, способной к 48-часовому прерывистому сердечно-сосудистому сканированию для непрерывного мониторинга и диагностики хронических заболеваний в режиме реального времени.
Эта многомиллионная программа исследований, рассчитанная на несколько лет, при поддержке Национального исследовательского фонда (NRF) Сингапура в рамках программы Campus for Research Excellence and Technological Enterprise объединяет ведущих исследователей и экспертов из MIT, Наньянского технологического университета (NTU Singapore) и Национального университета Сингапура (NUS). Больница Тан Ток Сенг (TTSH) является клиническим партнёром WITEC и будет проводить испытания на пациентах для проверки долгосрочной визуализации сердца при лечении хронических сердечно-сосудистых заболеваний.
«Решение наиболее актуальных проблем общества требует инновационного междисциплинарного подхода. Опираясь на давнее наследие SMART в Сингапуре как центра исследований и инноваций, WITEC будет использовать междисциплинарные знания — от MIT и ведущих учреждений Сингапура — для продвижения преобразующих исследований, которые принесут реальную пользу Сингапуру, США и другим странам. Это тот тип совместных исследований, который не только расширяет границы знаний, но и переопределяет возможности будущего здравоохранения», — говорит Брюс Тидор, главный исполнительный директор и временный директор SMART, профессор биологической инженерии, электротехники и информатики MIT.
Передовое прецизионное оборудование и возможности
Для поддержки этой работы лаборатория WITEC оснащена передовыми инструментами, включая первый в Юго-Восточной Азии субмикрометровый 3D-принтер и новейшую ультразвуковую систему визуализации Verasonics Vantage NXT 256, которая является первым устройством такого рода в Сингапуре.
В отличие от обычных 3D-принтеров, которые работают в миллиметровом или микрометровом масштабе, 3D-принтер WITEC может достигать субмикронного разрешения, позволяя создавать компоненты на уровне отдельных клеток или тканевых структур. Благодаря этой возможности исследователи WITEC могут создавать прототипы биоадгезивных материалов и интерфейсов устройств с беспрецедентной точностью, что необходимо для обеспечения безопасного для кожи сцепления и стабильного качества изображения в течение длительного времени.
Эта система дополняется новейшей ультразвуковой системой визуализации Verasonics. Оснащённая новым адаптером для преобразователя и поддерживающая значительно большее количество каналов управления датчиками, чем существующие системы, она даёт исследователям свободу тестировать высокоспециализированные методы визуализации. Это позволяет более сложное формирование луча, захват изображений с более высоким разрешением и интеграцию с диагностическими моделями на основе ИИ, открывая двери для длительного сердечно-сосудистого мониторинга в режиме реального времени, что невозможно со стандартным больничным оборудованием.
Вместе эти технологии позволяют WITEC ускорить проектирование, прототипирование и тестирование своей носимой системы ультразвуковой визуализации, а также продемонстрировать качество изображения на фантомах и здоровых испытуемых.
Преобразование ухода за хроническими больными через инновации в области носимых устройств
Хронические заболевания быстро распространяются в Сингапуре и во всём мире, особенно среди пожилых людей и людей с множественными долгосрочными заболеваниями. Эта тенденция подчёркивает острую необходимость в эффективном уходе на дому и простых в использовании инструментах мониторинга, которые выходят за рамки простого отслеживания состояния здоровья.
Текущие потребительские носимые устройства, такие как умные часы и фитнес-браслеты, предлагают ограниченные физиологические данные, такие как частота сердечных сокращений или количество шагов. Хотя они полезны для общего состояния здоровья, им не хватает глубины, необходимой для управления хроническими заболеваниями. Традиционные ультразвуковые системы, хотя и обладают клинической мощностью, громоздки, зависят от оператора, могут использоваться только эпизодически в больницах и ограничены моментальными снимками, что делает их непригодными для длительного повседневного использования.
WITEC стремится преодолеть этот разрыв, создав носимую систему ультразвуковой визуализации, которая использует биоадгезивную технологию для обеспечения непрерывной визуализации до 48 часов. В сочетании с диагностикой на основе ИИ инновация направлена на поддержку раннего выявления, предварительной диагностики на дому и непрерывного мониторинга хронических заболеваний.
Помимо улучшения результатов лечения пациентов, эта инновация может помочь решить проблему нехватки рабочей силы, освободив операторов ультразвука, медсестёр и врачей для решения более сложных задач, а также снизить потребность в больничных койках и ресурсах. Перенося мониторинг в дома и сообщества, технология WITEC позволит пациентам самостоятельно управлять своим здоровьем и своевременно вмешиваться, потенциально снижая расходы на здравоохранение и смягчая растущее финансовое и кадровое давление, связанное со старением населения.
Развитие инноваций через междисциплинарное сотрудничество
Руководят WITEC следующие соруководители-главные исследователи: Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения и профессор гражданского и экологического строительства в MIT; Джозеф Сун, старший вице-президент по здравоохранению и наукам о жизни в NTU Singapore и декан Медицинской школы Ли Конг Чиан (LKCMedicine); Чер Хен Тан, помощник декана по клиническим исследованиям в LKCMedicine; Чуи Тек Лим, профессор общества NUS в области биомедицинской инженерии в NUS и директор Института инноваций и технологий в области здравоохранения в NUS; и Сяодун Чен, выдающийся профессор университета в Школе материаловедения и инженерии в NTU.
«Мы чрезвычайно гордимся тем, что собрали исключительную команду исследователей из Сингапура и США для разработки основных технологий, которые сделают носимую ультразвуковую визуализацию реальностью. Это начинание объединяет глубокие знания в области материаловедения, науки о данных, диагностики на основе ИИ, биомедицинской инженерии и клинической медицины. Наш поэтапный подход ускорит внедрение полностью носимой платформы, которая изменит методы мониторинга, диагностики и лечения хронических заболеваний», — говорит Чжао, который является соруководителем PI WITEC.
Дорожная карта исследований с широким влиянием на здравоохранение, науку, промышленность и экономику
Объединяя ведущих экспертов в междисциплинарных областях, WITEC будет продвигать фундаментальные исследования в области мягких материалов, преобразователей, микроэлектроники, науки о данных и диагностики на основе ИИ, клинической медицины и биомедицинской инженерии. Как группа глубоких технологий, её прорывы могут способствовать инновациям в области медицинских технологий и производства, диагностики, носимой ультразвуковой визуализации, метаматериалов, диагностики и аналитики здоровья на основе ИИ. Ожидается, что работа WITEC ускорит рост числа высокооплачиваемых рабочих мест в области исследований, инженерии, клинической валидации и медицинских услуг, а также привлечёт стратегические инвестиции, которые будут способствовать биомедицинским инновациям и партнёрству в промышленности в Сингапуре, Соединённых Штатах и за их пределами.
«Хронические заболевания представляют значительные проблемы для пациентов, семей и систем здравоохранения, и с учётом старения населения, такого как в Сингапуре, эти проблемы будут только расти без новых решений. Наши исследования в области носимой ультразвуковой визуализации направлены на то, чтобы изменить ежедневный уход за людьми с сердечно-сосудистыми и другими хроническими заболеваниями — предоставляя врачам более полную и непрерывную информацию для назначения лечения, а пациентам — большую уверенность и контроль над своим здоровьем. Новаторская работа WITEC знаменует собой важный шаг на пути к переходу от эпизодических, стационарных вмешательств к более проактивному, повседневному управлению в обществе», — говорит Сун, который является соруководителем PI WITEC.
Под руководством Вайолет Хун, старшего консультанта TTSH, клинические испытания, как ожидается, начнутся в этом году для проверки долгосрочного мониторинга сердца при лечении хронических сердечно-сосудистых заболеваний. В течение следующих трёх лет WITEC стремится разработать полностью интегрированную платформу, способную к 48-часовому прерывистому сканированию благодаря инновациям в области биоадгезивных связующих веществ, наноструктурированных метаматериалов и ультразвуковых преобразователей.
Как исследовательское предприятие MIT в Сингапуре, SMART стремится продвигать прорывные технологии, направленные на решение насущных глобальных проблем. WITEC дополняет существующие исследовательские усилия SMART, которые способствуют богатому обмену идеями через сотрудничество с ведущими исследователями и учёными из Соединённых Штатов, Сингапура и всего мира в таких ключевых областях, как устойчивость к противомикробным препаратам, разработка клеточной терапии, точное земледелие, искусственный интеллект и технологии 3D-зондирования.
1. Какие технологии и инновации лежат в основе проекта Wearable Imaging for Transforming Elderly Care (WITEC) и как они могут изменить подход к уходу за пожилыми людьми с хроническими заболеваниями?
Ответ: проект WITEC основан на разработке носимой системы ультразвуковой визуализации, которая использует биоадгезивную технологию для обеспечения непрерывной визуализации до 48 часов. Эта система дополняется новейшей ультразвуковой системой визуализации Verasonics. Оснащённая новым адаптером для преобразователя и поддерживающая значительно большее количество каналов управления датчиками, чем существующие системы, она даёт исследователям свободу тестировать высокоспециализированные методы визуализации. Это позволяет более сложное формирование луча, захват изображений с более высоким разрешением и интеграцию с диагностическими моделями на основе ИИ, открывая двери для длительного сердечно-сосудистого мониторинга в режиме реального времени.
2. Какие цели и задачи стоят перед исследователями проекта WITEC и как они планируют достичь этих целей?
Ответ: исследователи проекта WITEC стремятся создать носимую систему ультразвуковой визуализации, которая будет использоваться для непрерывного мониторинга и диагностики хронических заболеваний в режиме реального времени. Они планируют достичь этой цели путём проведения фундаментальных исследований в области мягких материалов, преобразователей, микроэлектроники, науки о данных и диагностики на основе ИИ, клинической медицины и биомедицинской инженерии.
3. Какие преимущества может предоставить носимая система ультразвуковой визуализации, разрабатываемая в рамках проекта WITEC, по сравнению с традиционными методами диагностики и мониторинга хронических заболеваний?
Ответ: носимая система ультразвуковой визуализации, разрабатываемая в рамках проекта WITEC, может предоставить ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами диагностики и мониторинга хронических заболеваний. Она может обеспечить непрерывный мониторинг и диагностику хронических заболеваний в режиме реального времени, что позволит более раннее выявление и своевременное вмешательство. Кроме того, она может освободить операторов ультразвука, медсестёр и врачей для решения более сложных задач, а также снизить потребность в больничных койках и ресурсах.
4. Какие междисциплинарные области объединяются в рамках проекта WITEC и как это способствует инновациям в области медицинских технологий?
Ответ: проект WITEC объединяет ведущих экспертов в междисциплинарных областях, включая материаловедение, науку о данных, диагностику на основе ИИ, биомедицинскую инженерию и клиническую медицину. Это способствует инновациям в области медицинских технологий, поскольку позволяет исследователям обмениваться идеями и опытом, а также разрабатывать новые технологии и методы диагностики и лечения хронических заболеваний.
5. Какие долгосрочные цели и ожидания связаны с работой проекта WITEC и как они могут повлиять на здравоохранение, науку, промышленность и экономику?
Ответ: долгосрочные цели и ожидания, связанные с работой проекта WITEC, включают разработку полностью интегрированной платформы, способной к 48-часовому прерывистому сканированию благодаря инновациям в области биоадгезивных связующих веществ, наноструктурированных метаматериалов и ультразвуковых преобразователей. Ожидается, что работа WITEC ускорит рост числа высокооплачиваемых рабочих мест в области исследований, инженерии, клинической валидации и медицинских услуг, а также привлечёт стратегические инвестиции, которые будут способствовать биомедицинским инновациям и партнёрству в промышленности в Сингапуре, Соединённых Штатах и за их пределами.