Những cải tiến về siêu âm cho phép tiêm chủng không gây đau đớn, theo dõi hoạt động của cơ trong thời gian thực – Thế giới Vật lý

Những cải tiến về siêu âm cho phép tiêm chủng không gây đau đớn, theo dõi hoạt động của cơ trong thời gian thực – Thế giới Vật lý

Dấu thời gian: Ngày 15 tháng 2023 năm 8 00:XNUMX sáng
Nút nguồn: 3016619

Khái niệm tiêm chủng không cần kim tiêm
Khái niệm tiêm chủng không cần kim tiêm Các xung siêu âm gây ra hiện tượng tạo bọt âm thanh, tạo ra các xung năng lượng tạo đường dẫn vắc xin xuyên qua da. Cách tiếp cận này có thể đặc biệt hữu ích trong việc cung cấp vắc xin DNA. (Được phép: Darcy Dunn-Lawless)

Sản phẩm Âm học 2023 Sydney hội nghị do Hiệp hội Âm học Hoa Kỳ và Hiệp hội Âm học Úc đồng tổ chức, quy tụ các nhà âm học, nhà nghiên cứu, nhạc sĩ và các chuyên gia khác từ khắp nơi trên thế giới để chia sẻ những phát triển mới nhất trong lĩnh vực này. Một số nghiên cứu được trình bày đã mô tả các ứng dụng cải tiến của âm học trong chăm sóc sức khỏe, bao gồm việc sử dụng tạo bọt âm thanh để truyền vắc-xin không cần kim và đầu dò siêu âm có thể đeo để theo dõi động lực học của cơ trong quá trình phục hồi sau chấn thương.

Siêu âm giúp tiêm chủng không đau

Darcy Dunn-Vô Pháp Luật từ Đại học Oxford Viện Kỹ thuật Y sinh mô tả việc sử dụng siêu âm để truyền vắc-xin không cần kim.

Nhằm mục đích giảm bớt nỗi sợ hãi về kim tiêm mà nhiều người lớn và nhiều trẻ em phải chịu đựng, Dunn-Lawless và các đồng nghiệp đang khai thác một hiệu ứng âm thanh gọi là xâm thực, trong đó sóng âm gây ra sự hình thành và vỡ bong bóng. Khi những bong bóng này sụp đổ, chúng giải phóng một luồng năng lượng cơ học tập trung.

Ý tưởng là sử dụng những đợt bùng phát năng lượng này theo ba cách: làm sạch các đường đi qua lớp tế bào da chết bên ngoài và cho phép các phân tử vắc xin đi qua; chủ động đưa phân tử vắc xin vào cơ thể; và mở màng tế bào bên trong cơ thể. Để tăng cường hoạt động tạo bọt, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các hạt có kích thước nanomet gọi là hạt nhân tạo bọt protein (PCaNs) – về cơ bản là các hạt protein hình cốc – để hỗ trợ các bong bóng khí.

Trong các thử nghiệm trên chuột, các nhà nghiên cứu đã so sánh phản ứng miễn dịch được tạo ra bằng cách tiêm vắc xin DNA trong da tiêu chuẩn với phương pháp tạo bọt. Để phân phối dựa trên tạo bọt, họ trộn PCaN với vắc-xin DNA trong một buồng đặt trên da động vật và tiếp xúc với siêu âm trong hai phút.

Họ phát hiện ra rằng phương pháp tiêm thông thường cung cấp nhiều phân tử vắc xin hơn so với phương pháp tạo bọt. Dunn-Lawless giải thích tại một cuộc họp báo: “Tuy nhiên, đây chính là lúc mọi thứ trở nên thú vị. “Khi bạn nhìn vào phản ứng miễn dịch được tạo ra bởi cả hai phương pháp phân phối này, nồng độ kháng thể, bạn có thể thấy rằng nhóm tạo bọt nhận được phản ứng miễn dịch cao hơn đáng kể, mặc dù họ nhận được ít phân tử vắc xin hơn”.

Ông lưu ý rằng đây là một kết quả đặc biệt thú vị, trước hết vì nó xác nhận rằng có thể cung cấp vắc xin theo cách này. Nhưng cũng bởi vì nó cho thấy về mặt lý thuyết, kỹ thuật không dùng kim tiêm có thể cho phép cơ thể đạt được phản ứng miễn dịch cao hơn với ít vắc xin hơn, giúp việc tiêm chủng hiệu quả hơn.

Cơ chế gây ra hiệu ứng này vẫn chưa rõ ràng, nhưng Dunn-Lawless cho rằng nó có thể là do hoạt động xâm thực mở màng tế bào và cho phép các phân tử đi vào tế bào. Hay nói cách khác, mặc dù có ít phân tử đi vào cơ thể hơn nhưng những phân tử đi vào đúng vị trí. Điều này có thể đặc biệt thuận lợi cho các loại vắc xin DNA, hiện rất khó cung cấp vì chúng cần phải vào bên trong tế bào để hoạt động.

Theo dõi quá trình phục hồi cơ bắp theo thời gian thực

Phục hồi sau chấn thương cơ xương có thể là một quá trình lâu dài và khó khăn. Do đó, điều quan trọng là phải theo dõi tiến triển của bệnh nhân khi họ trải qua quá trình phục hồi chức năng và từ từ xây dựng lại sức mạnh cơ bắp. Nhưng các biện pháp trực tiếp về chức năng cơ trong quá trình hoạt động thể chất không có sẵn và rất ít công nghệ y tế có thể được sử dụng khi bệnh nhân di chuyển, điều này có thể cản trở việc điều trị và phục hồi chức năng.

Tập thể dục với máy siêu âm đeo trên người
Đánh giá động lực học cơ bắp Máy theo dõi siêu âm đeo trên người có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về chuyển động của cơ trong các hoạt động như nhảy. Các hình ảnh phía dưới hiển thị phản hồi siêu âm theo thời gian thực trong quá trình tập luyện. (Lịch sự: Parag Chitnis)

Một lựa chọn là siêu âm, có thể cung cấp hình ảnh không xâm lấn của mô dưới da và tiết lộ cách các nhóm cơ khác nhau di chuyển và co bóp trong quá trình hoạt động thể chất năng động. Tuy nhiên, các hệ thống siêu âm truyền thống rất lớn và cồng kềnh, đòi hỏi bệnh nhân phải gắn chặt vào thiết bị và do đó không có lợi cho việc chụp ảnh theo thời gian thực trong quá trình hoạt động.

So Parag Chitnis từ Đại học George Mason và các đồng nghiệp đã quyết định chế tạo thiết bị siêu âm của riêng họ từ đầu. Họ đã thiết kế một hệ thống siêu âm nhỏ gọn có thể đeo được, di chuyển cùng bệnh nhân và tạo ra thông tin liên quan đến lâm sàng về chức năng cơ trong quá trình hoạt động thể chất.

Để làm điều này, các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ siêu âm mới dựa trên việc truyền các tiếng kêu điện áp thấp, thời gian dài – trái ngược với các chuỗi xung điện áp rất cao, thời gian ngắn được sử dụng thông thường. Điều này cho phép họ sử dụng các linh kiện điện tử giá rẻ, giống như các linh kiện được tìm thấy trong đài phát thanh ô tô, để thiết kế một hệ thống siêu âm di động, đơn giản hơn, có thể chạy bằng pin và gắn vào bệnh nhân. Họ gọi phương pháp mới là SMART-US, hay đánh giá cơ xương khớp đồng thời bằng siêu âm thời gian thực.

Nhóm đã thử nghiệm phương pháp này trên một đối tượng thực hiện động tác nhảy ngược (một bài tập thường quy để đánh giá sức khỏe và chức năng của chi dưới và khớp gối) trên một tấm ép có gắn đầu dò siêu âm vào chân của họ. Thiết bị SMART-US cung cấp phản hồi theo thời gian thực về mức độ kích hoạt và chức năng của cơ trong quá trình nhảy, với mối tương quan đáng kể giữa dữ liệu lực và phép đo siêu âm. Chitnis nói thêm rằng kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để kiểm tra đồng thời nhiều cơ khác nhau.

Ông giải thích tại một cuộc họp báo: “Phản hồi sinh học dựa trên siêu âm có thể giúp cá nhân hóa liệu pháp và phục hồi chức năng để cải thiện kết quả điều trị”. “Các ứng dụng khác mà chúng tôi hình dung cho công nghệ của mình bao gồm thể dục cá nhân, huấn luyện thể thao và y học thể thao, sức khỏe quân đội, phục hồi chức năng sau đột quỵ và đánh giá nguy cơ té ngã ở người già.”

Mục tiêu tiếp theo là chuyển giao công nghệ, đưa thiết bị này được FDA thông qua để nhóm có thể thực hiện các nghiên cứu lâm sàng nhằm phục hồi chức năng. Trong tương lai, Chitnis dự tính rằng các phòng khám sẽ có thể mua một hệ thống cấp cơ bản chỉ với vài trăm đô la.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý