Trên toàn cầu, rối loạn thần kinh cơ là nguyên nhân hàng đầu gây bệnh tật và tàn tật. Tại chỗ, việc theo dõi-cấu trúc và chức năng mô cơ theo thời gian thực là một công cụ quan trọng để chẩn đoán và phục hồi các bệnh về thần kinh cơ. Tuy nhiên, các hệ thống giám sát thiết bị đeo truyền thống gặp khó khăn để đạt được mục tiêu này. Các thiết bị siêu âm cứng thông thường cần có lực bên ngoài để giữ đầu dò áp vào da. Mặc dù điều này làm giảm thiểu hình ảnh nội tạng nhưng nó gây biến dạng cơ và khó thích ứng với biến dạng lên tới 40% trong quá trình vận động cơ, đặt ra thách thức trong việc đánh giá nguyên nhân và diễn biến của bệnh.
Gần đây, các nhà nghiên cứu Liu Zhiyuan, Ma Teng và Tian Qiong từ Viện Công nghệ tiên tiến Thâm Quyến (SIAT) thuộc Viện Khoa học Trung Quốc (CAS), cùng với Giáo sư Yan Wei từ Đại học Donghua, đã cùng phát triển một miếng vá linh hoạt để theo dõi chức năng và cấu trúc{{0}phương thức kép của hệ thống thần kinh cơ động, đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này. Trong số đó, Nhà nghiên cứu Ma Teng tập trung vào nghiên cứu các miếng dán siêu âm linh hoạt và công nghệ hình ảnh đa chức năng, còn Nhà nghiên cứu Liu Zhiyuan cam kết nghiên cứu và phát triển vật liệu giao diện và cấu trúc thiết bị của các điện cực có thể co giãn. Các kết quả liên quan đã được công bố trong "Những tiến bộ khoa học" với tiêu đề "Mổ xẻ đồng bộ chức năng-tại chỗ của hệ thống thần kinh cơ động thông qua một miếng vá có thể đeo đa phương thức tích hợp".
Bản vá cảm biến có thể đeo để giám sát đồng thời thông tin cấu trúc và chức năng
Cấu trúc thiết bị đeo được phát triển trong nghiên cứu này, Miếng dán cảm biến phương thức kép{0}}chức năng (WSFP), tích hợp dãy hình ảnh siêu âm linh hoạt với các điện cực mềm, có thể co dãn và có lớp đệm có thể biến dạng cải tiến. Nó không chỉ cho phép chụp ảnh cấu trúc cơ có độ chính xác cao- mà còn đồng thời thu được các tín hiệu điện sinh lý cơ (EMG) động, thực sự đạt được khả năng giám sát-phương thức kép của cấu trúc và chức năng sinh lý. Nó hoạt động đặc biệt tốt với thời gian sử dụng lên tới 72 giờ và độ biến dạng da động lên tới 37,5%.
Ứng dụng lâm sàng: Hỗ trợ chẩn đoán chứng vẹo cổ bẩm sinh (CMT) ở trẻ em
Vẹo cơ bẩm sinh (CMT) ở trẻ em được đặc trưng bởi những thay đổi về cấu trúc và chức năng của cơ ức đòn chũm (SCM) trong quá trình phát triển, có thể có tác động tiêu cực lâu dài và thậm chí suốt đời đối với tư thế, chức năng cổ và chất lượng cuộc sống của trẻ. Khi bệnh tiến triển, cơ bị ảnh hưởng có biểu hiện uốn cong, mờ các cạnh, xơ hóa và dày lên khi vận động và địa hình EMG cho thấy khả năng kích hoạt cơ thấp và không đối xứng. So với giám sát-phương thức đơn truyền thống, dữ liệu hai phương thức WSFP có độ chính xác phân loại trên 90% trong nhận dạng chuyển động và sàng lọc bệnh, xác minh tính hiệu quả của việc thu tín hiệu hai phương thức đồng bộ để chẩn đoán và tìm hiểu cơ chế bệnh lý của CMT. Nó dự kiến sẽ được sử dụng để phát hiện sớm chứng xơ hóa cơ và mở ra những hướng mới cho chẩn đoán lâm sàng và phục hồi các bệnh đó.
Mở rộng ứng dụng: Từ-phương thức kép sang đa-phương thức
WSFP có tiềm năng lớn trong việc theo dõi quá trình luyện tập cơ bắp của vận động viên và đánh giá hình ảnh cấu trúc động của các bệnh thoái hóa thần kinh (chẳng hạn như ALS và rối loạn chức năng cơ sau đột quỵ). Hơn nữa, tác dụng cơ cơ học của siêu âm y sinh có khả năng đẩy nhanh quá trình thẩm thấu thuốc, kích hoạt kích thích cơ và cho phép phân phối thuốc nhắm mục tiêu không xâm lấn. Sự tích hợp trong tương lai của hình ảnh quang học, tín hiệu cơ sinh học và các công nghệ cảm biến khác sẽ cung cấp cho bác sĩ lâm sàng thông tin chẩn đoán phong phú hơn.
Hợp tác và triển vọng tương lai
Miếng dán cảm biến siêu âm và điện sinh lý linh hoạt do Viện Công nghệ tiên tiến Thâm Quyến (SIAT) phát triển đã đạt được khả năng thu thập đồng thời-phương thức kép cấu trúc và chức năng của cơ. Tuy nhiên, các thiết bị điện cơ và siêu âm hiện nay còn độc lập và cồng kềnh. Trong tương lai, viện có kế hoạch hợp tác với nhiều bên để thúc đẩy việc thu nhỏ và tích hợp thiết bị thông qua tối ưu hóa phần cứng và phát triển chip chuyên dụng. Viện cũng sẽ nâng cấp bản vá để tích hợp các chức năng năng lượng đa phương thức nhằm phát triển các sản phẩm chẩn đoán và điều trị tích hợp, khám phá-các ứng dụng tiên tiến như liệu pháp tế bào được điều khiển bằng sóng siêu âm-có thể đeo trên người và nâng cao công nghệ này từ phòng thí nghiệm đến phòng khám, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của chẩn đoán và điều trị, đồng thời góp phần vào sự tiến bộ của công nghệ y tế.