अल्ट्रासाउंड नवाचार दर्द-मुक्त टीकाकरण सक्षम करते हैं, वास्तविक समय में मांसपेशियों की गतिशीलता की निगरानी करते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

RSI ध्वनिकी 2023 सिडनी एकॉस्टिकल सोसाइटी ऑफ अमेरिका और ऑस्ट्रेलियन एकॉस्टिकल सोसाइटी द्वारा सह-आयोजित सम्मेलन में क्षेत्र में नवीनतम विकास को साझा करने के लिए दुनिया भर के ध्वनिविदों, शोधकर्ताओं, संगीतकारों और अन्य विशेषज्ञों को एक साथ लाया गया। प्रस्तुत किए गए कई अध्ययनों में स्वास्थ्य देखभाल में ध्वनिकी के नवीन अनुप्रयोगों का वर्णन किया गया है, जिसमें सुई-मुक्त टीका वितरण के लिए ध्वनिक गुहिकायन का उपयोग और एक पहनने योग्य अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर शामिल है जो चोट से उबरने के दौरान मांसपेशियों की गतिशीलता को ट्रैक करता है।

अल्ट्रासाउंड दर्द रहित टीकाकरण को सक्षम बनाता है

डार्सी डन-लॉलेस ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय से बायोमेडिकल इंजीनियरिंग संस्थान टीकों की सुई-मुक्त डिलीवरी के लिए अल्ट्रासाउंड के उपयोग का वर्णन किया गया।

कई वयस्कों और कई बच्चों को सुइयों के डर से छुटकारा दिलाने के उद्देश्य से, डन-लॉलेस और उनके सहकर्मी गुहिकायन नामक एक ध्वनिक प्रभाव का उपयोग कर रहे हैं, जिसमें एक ध्वनि तरंग बुलबुले के निर्माण और फूटने का कारण बनती है। जब ये बुलबुले ढहते हैं, तो वे यांत्रिक ऊर्जा का एक संकेंद्रित विस्फोट छोड़ते हैं।

विचार यह है कि इन ऊर्जा विस्फोटों का उपयोग तीन तरीकों से किया जाए: मृत त्वचा कोशिकाओं की बाहरी परत के माध्यम से मार्ग साफ़ करना और वैक्सीन अणुओं को गुजरने की अनुमति देना; टीके के अणुओं को सक्रिय रूप से शरीर में प्रवेश कराना; और शरीर के अंदर कोशिका झिल्ली को खोलने के लिए। गुहिकायन गतिविधि को बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं ने गैस के बुलबुले को सहारा देने के लिए नैनोमीटर आकार के कणों को नियोजित किया, जिन्हें प्रोटीन गुहिकायन नाभिक (पीसीएएन) कहा जाता है - अनिवार्य रूप से कप के आकार के प्रोटीन कण।

चूहों पर परीक्षण में, शोधकर्ताओं ने डीएनए वैक्सीन के मानक इंट्राडर्मल टीकाकरण बनाम गुहिकायन दृष्टिकोण से उत्पन्न प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की तुलना की। कैविटेशन-आधारित डिलीवरी के लिए, उन्होंने जानवर की त्वचा पर रखे गए एक कक्ष में पीसीएएन को डीएनए वैक्सीन के साथ मिलाया और दो मिनट के लिए अल्ट्रासाउंड के संपर्क में रखा।

उन्होंने पाया कि पारंपरिक इंजेक्शन गुहिकायन दृष्टिकोण की तुलना में अधिक परिमाण के कई ऑर्डर वैक्सीन अणु प्रदान करता है। "हालांकि, यहीं चीजें दिलचस्प हो जाती हैं," एक संवाददाता सम्मेलन में डन-लॉलेस ने समझाया। "जब आप इन दोनों वितरण विधियों द्वारा उत्पन्न प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, एंटीबॉडी एकाग्रता को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि गुहिकायन समूह को काफी अधिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त हुई, भले ही उन्हें टीके के बहुत कम अणु प्राप्त हुए।"

उन्होंने कहा कि यह एक विशेष रूप से रोमांचक परिणाम है, सबसे पहले यह पुष्टि करता है कि इस तरह से टीके वितरित करना संभव है। लेकिन इसलिए भी क्योंकि यह दर्शाता है कि सुई-मुक्त तकनीक, सिद्धांत रूप में, शरीर को कम टीके के साथ अधिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त करने की अनुमति दे सकती है, जिससे टीकाकरण अधिक कुशल हो जाता है।

इस प्रभाव के पीछे का तंत्र अभी तक स्पष्ट नहीं है, लेकिन डन-लॉलेस ने सुझाव दिया कि यह गुहिकायन गतिविधि के कारण कोशिका झिल्लियों को खोलने और अणुओं को कोशिकाओं में प्रवेश करने की अनुमति के कारण हो सकता है। या दूसरे शब्दों में, हालांकि कम अणु शरीर में प्रवेश करते हैं, जो प्रवेश करते हैं, वे सही जगह पर पहुंच जाते हैं। यह डीएनए टीकों के लिए विशेष रूप से अनुकूल हो सकता है, जिन्हें वर्तमान में वितरित करना मुश्किल है क्योंकि उन्हें कार्य करने के लिए कोशिका के अंदर जाने की आवश्यकता होती है।

वास्तविक समय में मांसपेशियों की रिकवरी की निगरानी करना

मस्कुलोस्केलेटल चोट से उबरना एक लंबी और कठिन प्रक्रिया हो सकती है। इसलिए रोगी की प्रगति को ट्रैक करना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे पुनर्वास से गुजरते हैं और धीरे-धीरे मांसपेशियों की ताकत का पुनर्निर्माण करते हैं। लेकिन शारीरिक गतिविधि के दौरान मांसपेशियों की कार्यप्रणाली के प्रत्यक्ष उपाय आसानी से उपलब्ध नहीं हैं, और रोगी के चलते समय कुछ चिकित्सा प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जा सकता है, जो उपचार और पुनर्वास में बाधा उत्पन्न कर सकता है।

एक विकल्प अल्ट्रासोनोग्राफी है, जो त्वचा के नीचे ऊतक की गैर-आक्रामक छवियां प्रदान कर सकता है और यह बता सकता है कि गतिशील शारीरिक गतिविधि के दौरान विभिन्न मांसपेशी समूह कैसे चलते और सिकुड़ते हैं। हालाँकि, पारंपरिक अल्ट्रासाउंड प्रणालियाँ बड़ी और बोझिल होती हैं, जिसके लिए रोगी को उपकरण से बांधने की आवश्यकता होती है, और इस प्रकार गतिविधि के दौरान वास्तविक समय की इमेजिंग के लिए अनुकूल नहीं होती हैं।

So पराग चिटनीस जॉर्ज मेसन यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर और सहकर्मियों ने शुरू से ही अपना खुद का अल्ट्रासाउंड उपकरण बनाने का फैसला किया। उन्होंने एक कॉम्पैक्ट पहनने योग्य अल्ट्रासाउंड सिस्टम डिज़ाइन किया है जो रोगी के साथ चलता है और शारीरिक गतिविधि के दौरान मांसपेशियों के कार्य के बारे में चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक जानकारी उत्पन्न करता है।

ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नई अल्ट्रासाउंड तकनीक विकसित की है जो पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले बहुत उच्च-वोल्टेज, छोटी अवधि के पल्स अनुक्रमों के विपरीत कम-वोल्टेज, लंबी अवधि की चहचहाहट के संचरण पर निर्भर करती है। इसने उन्हें कार रेडियो में पाए जाने वाले कम लागत वाले इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नियोजित करने में सक्षम बनाया, ताकि एक सरल, पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड सिस्टम तैयार किया जा सके जो बैटरी द्वारा संचालित हो और रोगी से जुड़ा हो। वे नए दृष्टिकोण को स्मार्ट-यूएस, या वास्तविक समय अल्ट्रासाउंड के साथ-साथ मस्कुलोस्केलेटल मूल्यांकन कहते हैं।

टीम ने एक विषय पर उनके पैर से जुड़े अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर के साथ एक बल प्लेट पर काउंटर मूवमेंट जंप (निचले अंगों और घुटने के जोड़ों के स्वास्थ्य और कार्य का मूल्यांकन करने के लिए एक नियमित अभ्यास) करने के दृष्टिकोण का परीक्षण किया। स्मार्ट-यूएस डिवाइस ने छलांग के दौरान मांसपेशियों की सक्रियता और कार्य के स्तर पर वास्तविक समय पर प्रतिक्रिया प्रदान की, जिसमें बल डेटा और अल्ट्रासाउंड माप के बीच महत्वपूर्ण सहसंबंध देखा गया। चिटनिस ने कहा कि इस तकनीक का उपयोग एक साथ कई अलग-अलग मांसपेशियों की जांच करने के लिए भी किया जा सकता है।

उन्होंने एक प्रेस कॉन्फ्रेंस में बताया, "अल्ट्रासाउंड-आधारित बायोफीडबैक उपचार के परिणामों को बेहतर बनाने के लिए थेरेपी और पुनर्वास को निजीकृत करने में मदद कर सकता है।" "हम अपनी तकनीक के लिए जिन अन्य अनुप्रयोगों की कल्पना करते हैं उनमें व्यक्तिगत फिटनेस, एथलेटिक प्रशिक्षण और खेल चिकित्सा, सैन्य स्वास्थ्य, स्ट्रोक पुनर्वास और बुजुर्ग आबादी में गिरावट के जोखिम का आकलन करना शामिल है।"

अगला लक्ष्य प्रौद्योगिकी हस्तांतरण है, डिवाइस को एफडीए मंजूरी के माध्यम से लाना ताकि टीम पुनर्वास के लिए नैदानिक ​​​​अध्ययन कर सके। आगे बढ़ते हुए, चिटनिस की परिकल्पना है कि क्लीनिक केवल कुछ सौ डॉलर में बुनियादी स्तर की प्रणाली खरीदने में सक्षम होंगे।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/ultrasound-innovations-enable-pain-free-vaccination-monitor-muscle-dynamics-in-real-time/