SMART запускает исследовательский центр для разработки носимой системы ультразвуковой визуализации

Что если ультразвуковая визуализация больше не будет ограничиваться больницами? Пациенты с хроническими заболеваниями, такими как гипертония и сердечная недостаточность, могли бы постоянно наблюдаться в режиме реального времени дома или в пути, предоставляя медицинским работникам постоянную клиническую информацию вместо случайных снимков - сканирование здесь и осмотр там. Такой переход от реактивного, стационарного лечения к профилактическому, общинному и домашнему может обеспечить более раннее выявление и своевременное вмешательство, а также по-настоящему персонализированный уход.

Воплощая это видение в реальность, Сингапурско-Митинский альянс по исследованиям и технологиям (SMART), исследовательское предприятие Массачусетского технологического института (MIT) в Сингапуре, запустил новый совместный исследовательский проект - Wearable Imaging for Transforming Elderly Care (WITEC).

WITEC является новатором в области носимых технологий, медицинской визуализации, исследований и материаловедения. Это первый в Сингапуре центр, занимающийся фундаментальными исследованиями и разработкой первой в мире носимой системы ультразвуковой визуализации, способной проводить 48-часовую периодическую визуализацию сердечно-сосудистой системы для непрерывного мониторинга и диагностики в режиме реального времени таких хронических заболеваний, как гипертония и сердечная недостаточность.

Эта многолетняя инициатива стоимостью в несколько миллионов долларов, поддержанная Национальным исследовательским фондом Сингапура в рамках программы "Кампус для передовых исследований и технологического предпринимательства" (CREATE), объединяет ведущих исследователей и специалистов из Массачусетского технологического института, Наньянского технологического университета (NTU Singapore) и Национального университета Сингапура (NUS). Больница Тан Ток Сенг (TTSH) является клиническим партнером WITEC и будет проводить испытания на пациентах, чтобы проверить долгосрочную визуализацию сердца для лечения хронических сердечно-сосудистых заболеваний.

"Решение наиболее острых проблем общества требует инновационного междисциплинарного мышления. Опираясь на давнее наследие SMART в Сингапуре как центра исследований и инноваций, WITEC будет использовать междисциплинарный опыт Массачусетского технологического института и ведущих институтов Сингапура для продвижения преобразовательных исследований, которые создадут реальный эффект и принесут пользу Сингапуру, США и обществу во всем мире. Именно такие совместные исследования не только расширяют границы знаний, но и заново определяют возможности будущего здравоохранения", - говорит Брюс Тидор, исполнительный директор и временный директор SMART.

Для поддержки этой работы лаборатория WITEC оснащена передовыми инструментами, включая первый в Юго-Восточной Азии субмикрометровый 3D-принтер Nanoscribe Quantum X и новейшую систему ультразвуковой визуализации Verasonics Vantage NXT 256, которая является первым устройством такого рода в Сингапуре.

Первый субмикрометровый 3D-принтер Юго-Восточной Азии в лаборатории WITEC’ позволяет WITEC создавать прототипы биоадгезивных материалов и интерфейсов устройств с беспрецедентной точностью.

В отличие от обычных 3D-принтеров, работающих в миллиметровых или микрометровых масштабах, 3D-принтер WITEC может достигать субмикрометрового разрешения, что позволяет изготавливать компоненты на уровне отдельных клеток или тканевых структур. Благодаря этому исследователи WITEC могут создавать прототипы биоадгезивных материалов и интерфейсов устройств с беспрецедентной точностью, что необходимо для обеспечения безопасной для кожи адгезии и стабильного качества визуализации в течение длительного времени.

Прототип индивидуального накладного ультразвукового датчика WITEC, который прикрепляется к телу человека с помощью биоадгезивных гелевых мягких материалов (Фото: SMART WITEC)

В дополнение к этому - новейшая система ультразвуковой визуализации Verasonics. Оснащенная новым адаптером преобразователя и поддерживающая значительно большее количество каналов управления датчиком, чем существующие системы, она дает исследователям свободу в тестировании высокоиндивидуальных методов визуализации. Это позволяет использовать более сложное формирование луча, получать изображения с более высоким разрешением и интегрировать их с диагностическими моделями на основе искусственного интеллекта, что открывает возможности для длительной визуализации сердечно-сосудистой системы в режиме реального времени, невозможной при использовании стандартного больничного оборудования.

В совокупности эти технологии позволяют WITEC ускорить разработку, создание прототипов и тестирование носимой системы ультразвуковой визуализации, а также продемонстрировать качество изображения на фантомах и здоровых людях.

Преобразование лечения хронических заболеваний с помощью носимых инноваций

Хронические заболевания быстро растут в Сингапуре и во всем мире, особенно среди стареющего населения и людей с многочисленными долгосрочными заболеваниями. Эта тенденция подчеркивает острую необходимость в эффективном домашнем уходе и простых в использовании средствах мониторинга, которые выходят за рамки базового отслеживания самочувствия.

Существующие в настоящее время потребительские носимые устройства, такие как смарт-часы и фитнес-браслеты, предлагают ограниченные физиологические данные, такие как частота сердечных сокращений или количество шагов. Хотя они полезны для общего состояния здоровья, им не хватает глубины, необходимой для лечения хронических заболеваний. Традиционные ультразвуковые системы, хотя и обладают большим клиническим потенциалом, громоздки, зависят от оператора, могут применяться только эпизодически в больницах и ограничиваются моментальными снимками во времени, что делает их непригодными для длительного повседневного использования.

Компания WITEC стремится устранить этот пробел с помощью своей носимой ультразвуковой системы визуализации, которая использует биоадгезивную технологию для обеспечения непрерывной визуализации на протяжении 48 часов. В сочетании с диагностикой на основе искусственного интеллекта эта инновация призвана способствовать раннему выявлению, предварительной диагностике на дому и непрерывному мониторингу хронических заболеваний.

Помимо улучшения состояния пациентов, эта инновация может помочь сократить дефицит рабочей силы, высвободив операторов УЗИ, медсестер и врачей, чтобы они могли сосредоточиться на более сложных видах лечения, а также снизить спрос на больничные койки и ресурсы. Перенося мониторинг в дома и сообщества, технология WITEC позволит пациентам самостоятельно управлять собой и своевременно вмешиваться, что потенциально снизит расходы на здравоохранение и облегчит растущее финансовое и кадровое давление стареющего населения.

Движение инноваций через междисциплинарное сотрудничество

WITEC возглавляют следующие со-ведущие главные исследователи: Профессор Сюаньхэ Чжао, профессор машиностроения и профессор гражданского и экологического строительства, Массачусетский технологический институт; профессор Джозеф Сунг, старший вице-президент (здравоохранение и науки о жизни), Сингапурский национальный университет, и декан Медицинской школы Ли Конг Чиан (LKCMedicine); профессор Шер Хенг Тан, помощник декана по клиническим исследованиям, LKCMedicine; профессор Чви Тек Лим, профессор биомедицинской инженерии, NUS, и директор Института инноваций и технологий здравоохранения, NUS; и проф. Сяодун Чен, заслуженный профессор университета, факультет материаловедения и инженерии, NTU.

"Мы чрезвычайно гордимся тем, что собрали вместе исключительную команду исследователей из Сингапура и США, чтобы разработать основные технологии, которые сделают носимую ультразвуковую визуализацию реальностью. Это начинание объединяет глубокий опыт в области материаловедения, науки о данных, диагностики с помощью искусственного интеллекта, биомедицинской инженерии и клинической медицины. Наш поэтапный подход ускорит создание полностью носимой платформы, которая изменит способы мониторинга, диагностики и лечения хронических заболеваний", - говорит профессор Сюаньхэ Чжао, один из ведущих главных исследователей WITEC.

Объединяя ведущих экспертов в междисциплинарных областях, WITEC будет продвигать фундаментальные работы в области мягких материалов, преобразователей, микроэлектроники, науки о данных и диагностики с использованием искусственного интеллекта, клинической медицины и биомедицинской инженерии. Его открытия, как глубокие технологические исследования и разработки, будут способствовать инновациям в области технологий и производства в здравоохранении, диагностики, носимой ультразвуковой визуализации, метаматериалов и аналитики здоровья на основе искусственного интеллекта. Ожидается, что работа WITEC также ускорит рост числа высококвалифицированных рабочих мест в области исследований, инженерных разработок, клинических испытаний и медицинских услуг, а также привлечет стратегические инвестиции, способствующие биомедицинским инновациям и партнерству с промышленностью в Сингапуре, США и других странах.

"Хронические заболевания представляют собой серьезные проблемы для пациентов, семей и систем здравоохранения, а в условиях старения населения, как в Сингапуре, эти проблемы будут только расти без новых решений. Наши исследования в области носимой системы ультразвуковой визуализации направлены на то, чтобы изменить повседневный уход за людьми, страдающими сердечно-сосудистыми и другими хроническими заболеваниями – предоставить врачам более богатую, непрерывную информацию для руководства лечением, а пациентам - большую уверенность и контроль над собственным здоровьем". Новаторская работа WITEC знаменует собой важный шаг на пути к переходу от эпизодических вмешательств в стационаре к более проактивному, повседневному управлению в обществе", - сказал профессор Джозеф Сунг, один из ведущих главных исследователей WITEC.

Под руководством доктора Вайолет Хун, старшего консультанта TTSH, в начале 2026 года ожидается начало клинических испытаний для подтверждения долгосрочного мониторинга сердца при лечении хронических сердечно-сосудистых заболеваний. Благодаря инновациям в области биоадгезивных соединений, наноструктурных метаматериалов и ультразвуковых преобразователей, в течение следующих трех лет WITEC планирует разработать биоадгезивную ультразвуковую систему (BAUS) на базе тележки, способную осуществлять непрерывный мониторинг в режиме реального времени и персонализированную диагностику медицинских состояний. На последующих этапах WITEC планирует разработать полностью интегрированную портативную платформу BAUS, способную проводить 48-часовую периодическую визуализацию.

Будучи исследовательским предприятием Массачусетского технологического института в Сингапуре, SMART стремится к развитию прорывных технологий, направленных на решение насущных глобальных проблем. WITEC дополняет существующие исследовательские проекты SMART, которые способствуют богатому обмену идеями благодаря сотрудничеству с ведущими исследователями и учеными из США, Сингапура и других стран мира в таких ключевых областях, как противомикробная резистентность, разработка клеточной терапии, точное сельское хозяйство, искусственный интеллект и технологии 3D-сенсинга.