Wetenschappers ontwikkelen zelfklevend echo-apparaatje dat niet groter is dan een postzegel

juli 2022 Zorginnovatie Willem van Altena

Een echografie is een niet-invasieve en –vergeleken met bijvoorbeeld röntgenfoto’s- veilige manier voor medici om binnenin een menselijk lichaam te kijken. Door middel van ultrasone geluidgolven worden organen en bloedvaten afgetast, om vervolgens in beelden omgezet te worden. Een nadeel van echografie is echter dat er grote, specialistische apparaten voor nodig zijn, waarvoor de patient naar een kliniek of ziekenhuis moet. Een nieuwe vinding uit Amerika kan daar echter verandering in brengen: een speciale pleister die niet groter is dan een postzegel zou wel eens een revolutie in de diagnostiek kunnen betekenen.

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston (V.S.) hebben een speciale sticker ontwikkeld die eenvoudigweg op de huid geplakt kan worden en tot wel 48 uur achtereen echobeelden kan registeren en uitzenden. Wetenschapstijdschrift Science publiceerde recent over dit onderzoek.

De wetenschappers hebben hun zelfklevende echo-pleisters al op gezonde vrijwilligers uitgetest, en daarbij werden hogeresolutiebeelden van bloedvaten en dieper liggende organen zoals het hart, de longen en de maag gemaakt. De stickers werden aangebracht op de nek, borst, buik en armen. Ze bleven tijdens die experimenten prima op hun plek zitten terwijl de vrijwilligers zaten, stonden, liepen, renden, fietsten of met gewichten trainden. Dat onderscheidt de stickers meteen al van de traditionele echografie, waarbij een patiënt stil moet zitten of liggen.

Draadloos

Vooralsnog hebben de pleisters nog wel een draadverbinding nodig met apparatuur die de geluidsopnamen in beelden omzet, maar er wordt gewerkt aan draadloze varianten. Maar zelfs in de huidige bedrade vorm zijn de stickers al bijzonder nuttig, stellen de onderzoekers. In wezen werken ze net zoals ECG-stickers die worden gebruikt in de cardiologie. Patiënten kunnen de pleisters dragen en 48 uur lang continu gemonitord worden, ook terwijl ze bewegen, zonder dat er een medicus aan te pas moet komen om al die tijd de echoscanner te hanteren. Als er eenmaal een draadloze variant is, dan opent dat nog veel meer mogelijkheden. Er kunnen dan draagbare echoscanstickers op de markt gebracht worden die mensen van de dokter meekrijgen of bij een apotheek kunnen kopen. Zwangeren zouden op die manier hun baby zelf kunnen bekijken, om maar een toepassing te noemen.

Kankergezwellen

Hoofdauteur Xuanhe Zhao, hoogleraar medische technologie, voorziet dat er in de toekomst misschien patiënten van meerdere ‘patches’ voorzien worden op hun lichaam, die allemaal hun data naar de mobiele telefoon zenden, waarna lerende algoritmes de beelden kunnen analyseren terwijl artsen vanaf een afstand meekijken. “Ik geloof dat we een nieuw tijdperk van draagbare beeldvormende technieken betreden”, denkt Zhao. Niet alleen organen kunnen gemonitord worden, maar ook spierweefsel, bloedvaten en zelfs kankergezwellen.

Zwangerschapsecho

Een echo kan alleen goed uitgevoerd worden als de huid van de patiënt voorzien is van een speciale gel die de ultrageluidgolven doorgeeft aan het scanapparaat dat tegen de huid wordt gehouden. Meestal gebeurt dat door een medicus, bijvoorbeeld bij een zwangerschapsecho. Maar er zijn ook situaties waarbij het nodig is om een bepaalde plek langdurig te scannen, en soms wordt daarbij gebruik gemaakt van een robotarm die het scanapparaat op de juiste plek houdt. Het probleem daarbij is echter dat de speciale gel die nodig is om het ultrageluid te geleiden opdroogt, wat de scankwaliteit sterk achteruit doet gaan. Pogingen om dat probleem te ondervangen door elastische scanapparaten te ontwikkelen waarin meerdere laagresolutiescanners verwerkt waren die dan gecombineerd toch een hoogresolutiebeeld konden opleveren faalden. Het bleek dat de beeldkwaliteit ontoereikend was wanneer de patiënt eenmaal bewoog. Ook bleek het niet mogelijk te zijn om met de laagresolutiescanners in diepere weefsels en organen te kijken.

Twee lijmlagen

De sticker die nu aan MIT is ontworpen is wel in staat op hoogresolutiebeelden te maken gedurende een langere periode, zonder dat die lijden onder bewegingen van de patiënt. Het geheim zit hem in de lijmlaag van de sticker, die gemaakt is van twee lagen elastomeer met een laagje hydrogel ertussenin. Die hydrogel is ontworpen om elastisch te zijn en mee te rekken met de pleister, en doordat hij gevangen zit tussen de lijmlagen droogt de gel niet uit, en kan de echoscanner zijn werk optimaal blijven doen. De onderste lijmlaag hecht aan de huid, terwijl op de bovenste lijmlaag de speciaal daartoe ontworpen echoscanner wordt geplakt; nu nog bedraad, maar binnenkort draadloos. Het geheel meet niet meer dan 2 vierkante centimeter en is ongeveer 3 millimeter dik. Dat komt overeen met een postzegel.

Waarnemingen in real time

Tijdens de experimenten met gezonde vrijwilligers kon dankzij de echostickers in real time waargenomen worden hoe belangrijke bloedvaten zich vernauwden of verwijdden wanneer iemand ging zitten of staan. Ook kon gezien worden hoe het hart van vorm verandert tijdens inspanningen, of hoe de maag uitzette en kromp terwijl de proefpersonen iets dronken. Zelfs de spieren lieten zien wat er met ze gebeurt tijdens inspanningen en hoe er schade optreedt. “Dankzij deze technologie zou je van tevoren al kunnen zien of een spier overbelast aan het raken is tijdens een workout”, denken de onderzoekers.

Foto: Felice Frankel

Referentie

C. Wang, X. Chen, M. Makihata et al. Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs. Science, 28 Jul 2022, vol 377, issue 6605, pp. 517-523, doi: 10.1126/science.abo2542

X