نوآوری‌های اولتراسوند واکسیناسیون بدون درد را امکان‌پذیر می‌کند، پویایی عضلات را در زمان واقعی نظارت می‌کند - دنیای فیزیک

La آکوستیک 2023 سیدنی کنفرانسی که با میزبانی مشترک انجمن آکوستیک آمریکا و انجمن آکوستیک استرالیا برگزار شد، آکوستیست‌ها، محققان، نوازندگان و دیگر کارشناسان را از سراسر جهان گرد هم آورد تا آخرین پیشرفت‌ها را در این زمینه به اشتراک بگذارند. چندین مطالعه ارائه شده کاربردهای نوآورانه آکوستیک را در مراقبت های بهداشتی، از جمله استفاده از حفره صوتی برای تحویل واکسن بدون سوزن، و یک مبدل فراصوت پوشیدنی که پویایی عضلات را در طول بهبودی پس از آسیب ردیابی می کند، توصیف کردند.

سونوگرافی واکسیناسیون بدون درد را امکان پذیر می کند

دارسی دان-لاوللس از دانشگاه آکسفورد موسسه مهندسی زیست پزشکی استفاده از اولتراسوند را برای تحویل بدون سوزن واکسن ها شرح داد.

Dunn-Lawless و همکارانش با هدف دور زدن ترس از سوزن که بسیاری از بزرگسالان و بسیاری از کودکان از آن رنج می برند، از یک اثر صوتی به نام کاویتاسیون استفاده می کنند که در آن یک موج صوتی باعث تشکیل و ترکیدن حباب ها می شود. هنگامی که این حباب ها فرو می ریزند، یک انفجار متمرکز از انرژی مکانیکی آزاد می کنند.

ایده این است که از این انفجارهای انرژی به سه طریق استفاده شود: برای پاک کردن گذرگاه‌ها از لایه بیرونی سلول‌های مرده پوست و اجازه دادن به مولکول‌های واکسن عبور کنند. به طور فعال مولکول های واکسن را وارد بدن می کند. و برای باز کردن غشای سلولی داخل بدن. برای تقویت فعالیت کاویتاسیون، محققان از ذرات نانومتری به نام هسته‌های حفره‌ای پروتئین (PCaNs) - که اساساً ذرات پروتئین فنجانی شکل هستند - برای حمایت از حباب‌های گاز استفاده کردند.

در آزمایشات روی موش، محققان پاسخ ایمنی ایجاد شده توسط واکسیناسیون داخل پوستی استاندارد یک واکسن DNA را در مقابل رویکرد کاویتاسیون مقایسه کردند. برای تحویل مبتنی بر حفره، آن ها PCaN ها را با واکسن DNA در محفظه ای که روی پوست حیوان قرار داده شده و به مدت دو دقیقه در معرض سونوگرافی قرار داده شده مخلوط کردند.

آنها دریافتند که تزریق معمولی چندین مرتبه مولکول‌های واکسن بیشتری نسبت به روش کاویتاسیون ارائه می‌کند. دان-لاولس در یک کنفرانس مطبوعاتی توضیح داد: "با این حال، اینجاست که همه چیز جالب می شود." وقتی به پاسخ ایمنی ایجاد شده توسط هر دوی این روش‌های تحویل، یعنی غلظت آنتی‌بادی نگاه می‌کنید، می‌بینید که گروه کاویتاسیون پاسخ ایمنی به‌طور قابل‌توجهی بالاتری دریافت کرد، حتی اگر مولکول‌های بسیار کمتری از واکسن دریافت کرد.»

او خاطرنشان کرد که این یک نتیجه بسیار هیجان انگیز است، اولاً زیرا تأیید می کند که امکان تحویل واکسن به این روش وجود دارد. اما همچنین به این دلیل که نشان می‌دهد که تکنیک بدون سوزن، در تئوری، به بدن اجازه می‌دهد تا با واکسن کمتر، به پاسخ ایمنی بیشتری دست یابد و واکسیناسیون را کارآمدتر کند.

مکانیسم زیربنایی این اثر هنوز مشخص نیست، اما دان-لاولس پیشنهاد کرد که ممکن است به دلیل فعالیت کاویتاسیون باشد که غشای سلولی را باز می‌کند و به مولکول‌ها اجازه ورود به سلول‌ها را می‌دهد. یا به عبارت دیگر، اگرچه مولکول‌های کمتری وارد بدن می‌شوند، اما مولکول‌هایی که وارد بدن می‌شوند، به جای درست وارد می‌شوند. این امر می‌تواند به ویژه برای واکسن‌های DNA مفید باشد، که در حال حاضر تحویل آن‌ها دشوار است، زیرا برای عملکرد به داخل سلول نیاز دارند.

نظارت بر ریکاوری عضلات در زمان واقعی

بهبودی پس از آسیب اسکلتی عضلانی می تواند یک فرآیند طولانی و دشوار باشد. بنابراین مهم است که پیشرفت بیمار را در حین توانبخشی و به آرامی بازسازی قدرت عضلانی پیگیری کنید. اما معیارهای مستقیم عملکرد عضلانی در حین فعالیت بدنی به آسانی در دسترس نیست و در حین حرکت بیمار می توان از فناوری های پزشکی کمی استفاده کرد که می تواند مانع درمان و توانبخشی شود.

یکی از گزینه‌ها سونوگرافی است که می‌تواند تصاویر غیرتهاجمی از بافت زیر پوست ارائه دهد و نحوه حرکت و انقباض گروه‌های مختلف ماهیچه‌ای را در طول فعالیت بدنی پویا نشان دهد. با این حال، سیستم های سونوگرافی سنتی بزرگ و دست و پا گیر هستند و نیاز به اتصال بیمار به دستگاه دارند و بنابراین برای تصویربرداری بلادرنگ در طول فعالیت مناسب نیستند.

So پاراگ چیتنیس از دانشگاه جورج میسون و همکارانش تصمیم گرفتند دستگاه اولتراسوند خود را از ابتدا بسازند. آنها یک سیستم فراصوت پوشیدنی فشرده طراحی کردند که با بیمار حرکت می کند و اطلاعات مرتبط بالینی در مورد عملکرد عضلات در طول فعالیت بدنی تولید می کند.

برای انجام این کار، محققان فناوری جدید اولتراسوند را توسعه دادند که بر انتقال صداهای با ولتاژ پایین و طولانی مدت متکی است - برخلاف توالی پالس با ولتاژ بالا و مدت زمان کوتاه. این آنها را قادر می سازد تا از قطعات الکترونیکی ارزان قیمت، مانند قطعات موجود در رادیو اتومبیل، برای طراحی یک سیستم اولتراسوند قابل حمل ساده تر استفاده کنند که می تواند توسط باتری ها تغذیه شود و به بیمار متصل شود. آنها رویکرد جدید را SMART-US یا ارزیابی همزمان اسکلتی عضلانی با سونوگرافی بلادرنگ می نامند.

تیم این روش را روی سوژه‌ای که جهش‌های متقابل (یک تمرین معمول برای ارزیابی سلامت و عملکرد اندام‌های تحتانی و مفاصل زانو) انجام می‌داد، روی یک صفحه نیرو با مبدل اولتراسوند متصل به پای آنها آزمایش کردند. دستگاه SMART-US بازخورد بلادرنگی را در مورد سطح فعال‌سازی و عملکرد ماهیچه‌ها در طول پرش‌ها ارائه می‌دهد، با همبستگی قابل توجهی بین داده‌های نیرو و اندازه‌گیری‌های اولتراسوند مشاهده می‌شود. چیتنیس اضافه کرد که از این تکنیک می توان برای بررسی همزمان چندین عضله مختلف نیز استفاده کرد.

او در یک کنفرانس مطبوعاتی توضیح داد: "بیوفیدبک مبتنی بر اولتراسوند می تواند به شخصی سازی درمان و توانبخشی برای بهبود نتایج درمان کمک کند." سایر کاربردهایی که ما برای فناوری خود در نظر می گیریم شامل تناسب اندام شخصی، تمرینات ورزشی و پزشکی ورزشی، سلامت نظامی، توانبخشی سکته مغزی و ارزیابی خطر سقوط در جمعیت های مسن است.

هدف بعدی انتقال فناوری است، قرار دادن دستگاه از طریق مجوز FDA تا تیم بتواند مطالعات بالینی را برای توانبخشی انجام دهد. با حرکت رو به جلو، چیتنیس پیش بینی می کند که کلینیک ها می توانند یک سیستم سطح پایه را تنها با چند صد دلار خریداری کنند.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/ultrasound-innovations-enable-pain-free-vaccination-monitor-muscle-dynamics-in-real-time/