Ultrason yenilikleri ağrısız aşılamayı mümkün kılıyor, kas dinamiklerini gerçek zamanlı olarak izliyor - Fizik Dünyası

The Akustik 2023 Sidney Amerika Akustik Derneği ve Avustralya Akustik Derneği'nin ortak ev sahipliği yaptığı konferans, alandaki en son gelişmeleri paylaşmak üzere dünyanın dört bir yanından akustik uzmanlarını, araştırmacıları, müzisyenleri ve diğer uzmanları bir araya getirdi. Sunulan çalışmaların birçoğu, iğnesiz aşı dağıtımı için akustik kavitasyonun kullanımı ve yaralanmadan iyileşme sırasında kas dinamiklerini izleyen giyilebilir bir ultrason dönüştürücü dahil olmak üzere sağlık hizmetlerinde akustiğin yenilikçi uygulamalarını tanımladı.

Ultrason ağrısız aşılamayı mümkün kılar

Darcy Dunn-Kanunsuz Oxford Üniversitesi'nden Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü aşıların iğnesiz dağıtımı için ultrason kullanımını anlattı.

Birçok yetişkinin ve çok daha fazla çocuğun yaşadığı iğne korkusunu aşmayı amaçlayan Dunn-Lawless ve meslektaşları, bir ses dalgasının kabarcıkların oluşmasına ve patlamasına neden olduğu kavitasyon adı verilen akustik bir etkiden yararlanıyor. Bu kabarcıklar çöktüğünde yoğun bir mekanik enerji patlaması açığa çıkar.

Buradaki fikir, bu enerji patlamalarını üç şekilde kullanmaktır: Ölü deri hücrelerinin dış katmanındaki geçişleri temizlemek ve aşı moleküllerinin geçmesine izin vermek; aşı moleküllerini aktif olarak vücuda sokmak; ve vücudun içindeki hücre zarlarını açmak. Kavitasyon aktivitesini arttırmak için araştırmacılar, gaz kabarcıklarını desteklemek amacıyla protein kavitasyon çekirdekleri (PCaN'ler) adı verilen, esas olarak fincan şeklindeki protein parçacıkları olan nanometre boyutunda parçacıklar kullandılar.

Fareler üzerinde yapılan testlerde araştırmacılar, bir DNA aşısının standart intradermal aşılamasıyla oluşturulan bağışıklık tepkisini kavitasyon yaklaşımıyla karşılaştırdı. Kavitasyona dayalı dağıtım için PCaN'leri DNA aşısıyla hayvanın cildine yerleştirilen bir bölmede karıştırdılar ve iki dakika boyunca ultrasona maruz bıraktılar.

Geleneksel enjeksiyonun, kavitasyon yaklaşımından birkaç kat daha fazla aşı molekülü sağladığını buldular. Dunn-Lawless bir basın toplantısında "Ancak işlerin ilginçleştiği yer burası" dedi. "Bu dağıtım yöntemlerinin her ikisinin de oluşturduğu bağışıklık tepkisine, yani antikor konsantrasyonuna baktığınızda, kavitasyon grubunun çok daha az aşı molekülü almasına rağmen önemli ölçüde daha yüksek bir bağışıklık tepkisi aldığını görebilirsiniz."

Bunun özellikle heyecan verici bir sonuç olduğunu, çünkü ilk olarak aşıların bu şekilde dağıtılmasının mümkün olduğunu doğruladığını belirtti. Ama aynı zamanda iğnesiz tekniğin teorik olarak vücudun daha az aşıyla daha fazla bağışıklık tepkisi elde etmesine olanak tanıyarak aşılamayı daha etkili hale getirebileceğini göstermesi nedeniyle.

Bu etkinin altında yatan mekanizma henüz net değil, ancak Dunn-Lawless bunun hücre zarlarını açan ve moleküllerin hücrelere girmesine izin veren kavitasyon aktivitesinden kaynaklanabileceğini öne sürdü. Yani vücuda daha az molekül girse de girenler doğru yere gidiyor. Bu, işlev görmek için hücrenin içine girmeleri gerektiğinden şu anda sağlanması zor olan DNA aşıları için özellikle olumlu olabilir.

Kas iyileşmesini gerçek zamanlı olarak izleme

Kas-iskelet sistemi yaralanmasından iyileşme uzun ve zor bir süreç olabilir. Bu nedenle, rehabilitasyona giren ve yavaş yavaş kas gücünü yeniden inşa eden bir hastanın ilerlemesini takip etmek önemlidir. Ancak fiziksel aktivite sırasındaki kas fonksiyonunun doğrudan ölçümleri halihazırda mevcut değildir ve hasta hareket ederken çok az tıbbi teknoloji kullanılabilir, bu da tedavi ve rehabilitasyonu engelleyebilmektedir.

Seçeneklerden biri, deri altındaki dokunun invaziv olmayan görüntülerini sağlayabilen ve dinamik fiziksel aktivite sırasında farklı kas gruplarının nasıl hareket ettiğini ve kasıldığını ortaya çıkarabilen ultrasonografidir. Ancak geleneksel ultrason sistemleri büyük ve hantaldır, hastanın cihaza bağlı olmasını gerektirir ve bu nedenle aktivite sırasında gerçek zamanlı görüntülemeye olanak sağlamaz.

So Parag Chitnis George Mason Üniversitesi'nden meslektaşları ve meslektaşları kendi ultrason cihazlarını sıfırdan oluşturmaya karar verdiler. Hastayla birlikte hareket eden ve fiziksel aktivite sırasında kas fonksiyonu hakkında klinik olarak anlamlı bilgiler üreten kompakt, giyilebilir bir ultrason sistemi tasarladılar.

Bunu yapmak için araştırmacılar, geleneksel olarak kullanılan çok yüksek voltajlı, kısa süreli darbe dizilerinin aksine, düşük voltajlı, uzun süreli cıvıltıların iletilmesine dayanan yeni ultrason teknolojisi geliştirdiler. Bu onların, araba radyosunda bulunanlar gibi düşük maliyetli elektronik bileşenleri kullanarak, pillerle çalıştırılabilen ve hastaya bağlanabilen daha basit, taşınabilir bir ultrason sistemi tasarlamalarına olanak sağladı. Yeni yaklaşıma SMART-US veya gerçek zamanlı ultrason ile eş zamanlı kas-iskelet sistemi değerlendirmesi adını veriyorlar.

Ekip, yaklaşımı, bacaklarına bir ultrason dönüştürücü takılı bir kuvvet plakası üzerinde ters hareket sıçramaları (alt ekstremite ve diz eklemlerinin sağlığını ve fonksiyonunu değerlendirmek için rutin bir egzersiz) gerçekleştiren bir denek üzerinde test etti. SMART-US cihazı, atlamalar sırasındaki kas aktivasyonu ve fonksiyonu hakkında gerçek zamanlı geri bildirim sağladı; kuvvet verileri ile ultrason ölçümleri arasında önemli bir korelasyon görüldü. Chitnis, tekniğin aynı anda birkaç farklı kası incelemek için de kullanılabileceğini ekledi.

Bir basın toplantısında "Ultrason tabanlı biyolojik geri bildirim, tedavi sonuçlarını iyileştirmek için terapi ve rehabilitasyonun kişiselleştirilmesine yardımcı olabilir" dedi. "Teknolojimiz için öngördüğümüz diğer uygulamalar arasında kişisel fitness, atletik antrenman ve spor hekimliği, askeri sağlık, felç rehabilitasyonu ve yaşlı popülasyonlarda düşme riskinin değerlendirilmesi yer alıyor."

Bir sonraki hedef, ekibin rehabilitasyon için klinik çalışmalar yapabilmesi için cihazı FDA izninden geçirmek üzere teknoloji transferidir. Chitnis, ileriye dönük olarak kliniklerin yalnızca birkaç yüz dolara temel düzeyde bir sistem satın alabileceğini öngörüyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/ultrasound-innovations-enable-pain-free-vaccination-monitor-muscle-dynamics-in-real-time/