Sistema de ultrasonido portátil totalmente integrado

Investigadores de la Universidad de California han desarrollado un sistema de ultrasonido portátil integrado para rastrear la actividad de los tejidos profundos.

La integración de la tecnología de ultrasonido en los dispositivos portátiles puede salvar muchas vidas. La tecnología portátil enfrenta desafíos como la miniaturización, la precisión, el consumo de energía, etc.

Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han logrado un hito significativo al desarrollar el primer sistema de ultrasonido portátil totalmente integrado del mundo capaz de rastrear la actividad de los tejidos profundos. El proyecto ofrece una solución holística de ultrasonido portátil que incluye el sensor y la electrónica de control en forma portátil. El dispositivo puede detectar de forma inalámbrica signos vitales en tejido profundo.

Este trabajo implica un circuito de control flexible que se comunica de forma inalámbrica con una matriz de transductores ultrasónicos. El aprendizaje automático interpreta datos y rastrea objetos en movimiento. Ultrasound System-on-Patch (USoP) rastrea señales fisiológicas profundas (164 mm) durante 12 horas, midiendo la presión arterial, la frecuencia cardíaca y más. La tecnología proporciona mediciones en tiempo real de las respuestas cardiovasculares relacionadas con el ejercicio, lo que ayuda a crear planes de entrenamiento personalizados. Durante el desarrollo, el equipo quedó gratamente sorprendido por las posibilidades adicionales de su innovación. Inicialmente, se centraron en un sensor de presión arterial inalámbrico y descubrieron que puede medir parámetros fisiológicos importantes, como el gasto cardíaco, la rigidez arterial y más, que son cruciales para el control de la salud.

El movimiento del sujeto plantea un desafío, ya que el sensor ultrasónico portátil a menudo necesita ser reajustado. El equipo abordó este problema mediante el desarrollo de un algoritmo de aprendizaje automático que analiza las señales y elige el canal óptimo para rastrear el objetivo en movimiento. Sin embargo, cuando se entrena el algoritmo con los datos de un sujeto, surgen inconsistencias, lo que hace que los resultados no sean confiables para otros sujetos. La generalización en el modelo de aprendizaje automático se logra mediante el uso de un algoritmo de ajuste avanzado. Este algoritmo minimiza las diferencias de distribución entre las personas de prueba y, por lo tanto, permite la transferencia de la inteligencia artificial. Al entrenar el algoritmo en un tema, podemos aplicarlo a numerosos temas nuevos con un mínimo de reentrenamiento.

En el futuro, el sensor se probará en poblaciones más grandes. Tal como lo imaginaron los investigadores, el dispositivo es el futuro de la monitorización de tejidos profundos.

Referencia: "Un sistema de ultrasonido portátil completamente integrado para el monitoreo de tejidos profundos en personas en movimiento" por Muyang Lin, Ziyang Zhang, Xiaoxiang Gao, Yizhou Bian, Ray S. Wu, Geonho Park, Zhiyuan Lou, Zhuorui Zhang, Xiangchen Xu, Xiangjun Chen, Andrea Kang, Ruotao Wang, Joseph Wang, Shu Xiang, Erik B. Kistler, Nuno Vasconcelos y Sheng Xu, 22 de mayo de 2023, biotecnología natural.
DOI: 10.1038/s41587-023-01800-0