Giyilebilir Teknolojide Bir Sonraki Dalga: Ultrason Yama ile Daha Akıllı Tanısal Sağlık Hizmetleri

Giyilebilir teknoloji, ya da ‘giyilebilir cihazlar’, geliştirme ve kullanım açısından büyük ilgi görmektedir.

Bu elektronik cihazlar, kullanıcının vücudunda aksesuar olarak takılacak şekilde tasarlanmıştır. Hatta giysilere yerleştirilebilir veya gömülebilir. Gerçek şu ki, paylaştığımız gibi, araştırmacılar son zamanlarda giyilebilir teknoloji alanında bir atılım sağladılar, hareket ve sıcaklığa yanıt veren tekstillerin üretilmesini mümkün kılıyor. Ne kadar heyecan verici!

Peki giyilebilir cihazlar bunu nasıl sağlıyor? Şey,donatılmıştır sensörlerle donatılmıştır ve kullanıcı sağlığı, fitness ve çevresel koşullarla ilgili verileri toplar. İşlemciler ise onlara hesaplamaları yapma ve amaçlanan görevleri yerine getirme imkanı tanır.

Bu cihazlar daha da tasarlanmıştır kablosuz teknolojiler aracılığıyla diğer cihazlarla iletişim kuracak şekilde, verileri senkronize etmelerine ve bir uygulama üzerinden ek özelliklere erişmelerine olanak tanır.

Giyilebilir teknoloji, navigasyon, etkileşimli oyun, verimliliği artırma ve temassız ödemeleri etkinleştirme gibi çeşitli kullanım alanlarına sahiptir; bunlar, genel kullanıcı deneyimini iyileştirmeye yöneliktir.

Bugün odaklanacağımız giyilebilir cihazların kritik bir gerçek yaşam uygulaması tıp ve sağlık hizmetleridir. Giyilebilir sağlık cihazları aslında iki geniş kategoriye ayrılır: tüketici sınıfı giyilebilir cihazlar ve tıbbi sınıf giyilebilir cihazlar. 

Saat, giysi ve yüzük gibi tüketici sınıfı giyilebilir cihazlar, kullanıcıların adım sayısı, yakılan kalori, kalp atış hızı, oksijen seviyeleri ve uyku düzeni gibi metrikleri izleyerek sağlık ve fitnesslarını takip etmelerini sağlar. Değerli verilere gerçek zamanlı erişim, kullanıcıların kendilerine daha iyi bakmalarını mümkün kılar.

Tıbbi sınıf giyilebilir cihazlar ise kan basıncı monitörleri, EKG monitörleri, biyosensörler ve glukoz monitörlerini içerir; bu cihazlar kronik hastalıkları yönetmek için değerli veri sağlamada popülerlik kazanıyor. Hastalara kendi sağlık verilerini toplama ve erişme, ardından rapor etme yeteneği vererek, bu teknoloji yüz yüze randevu ihtiyacını ortadan kaldırır.

Bu cihazlar ayrıca sağlık profesyonellerine gerçek zamanlı, uzaktan erişilebilen eyleme geçirilebilir bilgiler sunar ve daha kişiselleştirilmiş tedaviler sağlamalarına yardımcı olur. İlginç bir şekilde, yakında sıradan akıllı telefonlarımızı glukometre olarak kullanabilecek olabiliriz.

Giyilebilir teknolojinin geniş faydaları göz önüne alındığında, akıllı giyilebilir sağlık cihazlarına olan talep hızla artıyor; bu cihazların 70 milyar dolar değerinde olması öngörülüyor önümüzdeki dört yıl içinde.

Tüketici sınıfı giyilebilir cihazlar, artan bulunabilirlikleri ve erişilebilirlikleri, ayrıca veri yönetimini kolaylaştıran akıllı telefonların geniş yaygınlığı nedeniyle giyilebilir cihazların en büyük payını oluşturur. Tıbbi sınıf giyilebilir cihazlar ise klinik araştırmalardan geçmek ve klinik karar verme için veri toplamak amacıyla ilgili devlet kurumlarından onay almak zorundadır.

Giyilebilir Ultrason Yeniliği Sağlık Hizmetlerini Devrimleştiriyor

Giyilebilir cihazlarla ilgili tüm bu heyecan ve gelişmelerin ortasında, araştırmacılar kas aktivitesini kablosuz izleyen bir giyilebilir ultrason cihazı geliştirdiler. Bu yeni teknoloji, sağlık hizmetleri ve insan-makine arayüzlerinde potansiyel uygulamalara sahiptir.

Giyilebilir elektromiyografi (EMG) cihazları zaten kas aktivitesini tanımlayarak sağlık takibi ve vücut hareketini izleyebilmektedir. Ancak bu yaklaşım, EMG sinyallerinin düşük uzaysal çözünürlük, kararlılık ve sinyal-gürültü oranı nedeniyle oldukça sınırlıdır.

Birden fazla kas lifinden gelen EMG sinyalleri karışma eğilimindedir, bu da belirli kas lifinin katkılarını izole etmeyi zorlaştırır.

Üstelik, normal kas aktivitesi sırasında sinyaller doğası gereği zayıftır. Bunu telafi etmek için, elektriksel kas aktivitesini kaydetmek amacıyla cilde büyük elektrotlar uygulanması gerekir; bu da uzaysal çözünürlüğü azaltır.

Bu klinik standarda umut verici bir alternatif, ultrason dalgalarıyla kas hareketini tespit edebilen ekomiyografi (EcMG)’dir. Ultrason, derin dokulara nüfuz ederek yüksek çözünürlüklü görüntüleme sağlar ve kas fonksiyonuna dair ayrıntılı içgörüler sunar.

Güvenli, çok yönlü ve erişilebilir olmasına rağmen, EcMG’nin sorunu, hacimli ve karmaşık dönüştürücü dizilerine dayanmasıdır. Bu diziler sadece kullanıcı hareketliliğini sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda yüksek enerji tüketimine sahiptir.

Bu nedenle, Kaliforniya San Diego Üniversitesi mühendisleri, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin desteğiyle tamamen entegre bir giyilebilir ekomiyografi sistemi geliştirdiler.

UC San Diego’da Aiiso Yufeng Li Ailesi Kimya ve NanoMühendislik Bölümü’nde profesör ve Jacobs Fakülte Bursiyeri olan Sheng Xu, bu çalışmaya liderlik etti ve daha önce benzer ultrason yamalarını rapor etmişti.

Geçen yıl, ekip rapor etti bu yamada kablosuz yeteneği elde ettiklerini. O çalışmanın kilit unsuru ultrason devre tasarımıydı.

Bu önceki cihazda, ekip ultrason probuna bağlanan esnek kabloyu değiştirerek veri iletimi ve güç sağlamak için kullandı.

“(Bu devre) ultrason verilerini ön işleme tabi tutabilir ve daha ileri analiz için bir arka uç istasyonuna iletebilir.”

– Xu, o zaman söyledi zaman

Geçen seferki çalışmanın odak noktası kardiyovasküler sağlık üzerindeydi ve makine öğrenimi algoritması sinyalleri otomatik olarak işleyerek karotis arterini sürekli izledi; bu sayede ekip, yama takan kişi hareket ederken bile ultrason bilgisi elde edebildi.

“Bu otomatik izleme algoritması, tıbbi ultrasonografi ve egzersiz fizyolojisi için benzeri görülmemiş fırsatlar sunar.”

– Muyang Lin, baş yazar ve Xu Laboratuvarı’nda doktora adayı

Ekip, AI modellerini üç farklı ırk grubundan on sağlıklı denek üzerinde çapraz doğruladı ve bir sonraki adım, yamanın daha büyük bir popülasyonda doğrulanmasıydı. Lin’e göre:

“Bu tür bir cihazla, evde bakım ile hastane teşhisi arasındaki sınırı bulanıklaştırmayı umuyoruz. Kablosuz cihazlar sayesinde teşhislerin her zaman ve her yerde gerçekleşebileceği bir gelecek öngörüyoruz.”

Yama kardiyovasküler fonksiyonları izlemek için değerlendirildiğinde karın ve uzuvlarda diyafram ve periferik arter izleme için de uygulanabilir; bu, en son çalışmada hedeflenmişti. Birkaç ay önce, Xu’nun laboratuvarından Xinyi Yang gösterdi ki giyilebilir ultrason yaması daha da rahat bir şekilde takılabilir şakak bölgesine takılarak beyin kan akışı üzerine 3D veri sağlayabilir.

İnsan-Makine Etkileşiminin Potansiyelini Açığa Çıkarma

Şimdi, son araştırmanın ana yeniliği, tek bir ultrason dönüştürücüsü kullanarak derin sorunları daha etkili bir şekilde algılamaktı.

Buradaki yumuşak ultrason yaması, esnek bir silikon elastomer muhafazası içinde kaplanmıştır ve üç ana unsur içerir—tek bir dönüştürücü ultrason dalgalarını göndermek ve almak için, veri işleme ve dönüştürücü kontrolü için özelleştirilmiş kablosuz devre ve sistemi en az üç saat güçlendirecek yerleşik lityum‑polimer batarya.

Ana yenilik olan tek ultrason dönüştürücü, kontrollü yoğunlukta ultrason dalgaları yayar ve bilgi taşıyan radyo frekans sinyallerini yakalar. Bu diyafram kalınlığını ölçmek gibi klinik uygulamalara olanak tanır.

Cihaz, bu sinyalleri yüksek uzaysal çözünürlük elde etmek için kullanır; bu, belirli kas hareketlerini izole etmede önemlidir. Öte yandan, özelleştirilmiş derin öğrenme algoritması, araştırmacıların bu sinyallerden ek içgörüler elde etmesine yardımcı oldu.

Yapay zeka algoritması, sinyalleri karşılık gelen kas dağılımlarına eşler; böylece toplanan sinyallerden belirli hareketlerin hassas tespiti sağlanır.

Batarya ile çalışan cihaz, kasların doğru uzun vadeli kablosuz takibi için yapışkan bir tabaka ile cilde yapıştırılabilir.

“Bu teknoloji, bireylerin günlük rutinlerinde sürekli ve uzun vadeli izleme için potansiyel olarak giyilebilir.”

– Ortak yazar Xiangjun Chen, UC San Diego’da Malzeme Bilimi ve Mühendisliği programı doktora adayı

Cihazın neler başarabileceğini göstermek için ekip, diyafram aktivitesini tespit etmek amacıyla cihazı kullandı; bu, farklı solunum modlarının tanınmasını sağlar. Ekip, kendi giyilebilir tek-dönüştürücülü ekomiyografi sisteminin diyafram aktivitesini alt milimetre çözünürlükle izleyerek farklı solunum desenlerini gerçekten takip edip tespit edebildiğini buldu.

Cihaz testleri sırasında, göğüs kafesi üzerine takılarak diyaframın kalınlığını ve hareketini izledi; bu, solunum sağlığının değerlendirilmesine yardımcı olur.

Kalınlık, diyafram disfonksiyonunu değerlendirmek ve ventilasyon altındaki hastaların sonuçlarını tahmin etmek için kullanılır. Kas hareketini analiz ederek farklı solunum desenleri tespit edilebilir; bu, pnömoni, astım ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) gibi solunum düzensizlikleriyle ilişkili hastalıkların teşhisinde yardımcı olabilir.

Küçük bir grup denemesinde, cihaz sağlıklı bireylerin ve KOAH hastalarının solunum desenlerini başarıyla ayırt etti; bu, cihazın solunum bakımındaki potansiyelini gösteriyor.

“Diyafram aktivitesini izleyerek, teknoloji solunum rahatsızlıkları olan hastaları ve mekanik ventilasyona bağımlı olanları potansiyel olarak destekleyebilir.”

– Çalışmanın ortak yazarı Joseph Wang, Aiiso Yufeng Li Ailesi Kimya ve NanoMühendislik Bölümü’nde profesör

Cihaz daha sonra ön kol üzerinde el ve bilek kas aktivitesini tespit etmek için kullanıldı. Tek kanallı radyo frekans ultrason sinyallerinden elde edilen el hareketlerini başarıyla tanıdığı bulundutespit edilen ön kol kaslarından.

Özelleştirilmiş derin öğrenme algoritması, ekibi sadece ultrason sinyallerinden çeşitli el hareketlerini daha doğru tespit etmeye olanak sağladı. Toplam 13 el eklemi tespit edildi tanınmak ve ortalama hata sadece 7,9° idi.

Bu hareket algılaması, on parmak eklemi ve üç bilek döndürme açısını içeriyordu; bu, sistemin hafif parmak ve bilek hareketlerini bile yüksek hassasiyetle yakalayabildiğini gösterir. Ve bu özel test, cihazın bir insan-makine arayüzü olarak sanal oyun oynamak ya da robotik kol kontrol etmek için kullanılma potansiyelini göstermektedir.

UC San Diego’daki aynı bölümde doktora adayı olan çalışma ortak yazarı Wentong Yue’ye göre:

“Bu gösterimler, teknolojinin protezler, oyunlar ve diğer insan-makine arayüzü uygulamaları için potansiyelini vurgulamaktadır.”

Şimdi, sonraki adımlarda, araştırmacılar teknolojinin enerji verimliliğini, taşınabilirliğini, doğruluğunu ve hesaplama yeteneklerini daha da artırmayı hedefleyecekler.

Giyilebilir Ultrasonların Yükselişi Tıbbın Geleceğini Açığa Çıkarıyor

Giyilebilir ultrason, sağlık hizmetlerini devrim niteliğinde değiştirebilecek bir tıbbi atılımdır. Ancak bu gelişme bir süredir devam etmektedir. Yıllar içinde bilim insanları çeşitli zorlukları aşmış ve hastanın kritik fizyolojik fonksiyonlarını daha iyi uzaktan izlemek için farklı giyilebilir ultrasonlar geliştirmiştir.

Kaynak: Wiley Online Library

Bu yılın başlarında, araştırmacılar keşfetti dönüştürücülere dayanan ultrason sistemlerinde akustik empedans sorununu aşmak için bir sıvı metal. Genellikle bu sorun eşleştirme katmanlarıyla çözülür, ancak bu amaçla kullanılan çoğu malzeme giyilebilir cihazlar için çok katıdır.

Daha uyumlu ancak işlevsel bir eşleştirme katmanı tasarlamak için araştırmacılar yumuşak silikon içinde çeşitli boyut ve hacimlerde gallium bazlı damlacıklar kullandılar. Silikonu damlacıkların yaklaşık %70’iyle doyurduklarında, elde edilen yoğunluk eşleştirme katmanının akustik empedansını %400’ün üzerinde artırdı. Gerildiğinde, giyilebilir bir cihazın parçası olarak eşleştirme katmanının dayanabileceği gibi, empedans sadece %13 azaldı.

Ekip, ardından esnek eşleştirme katmanını bir giyilebilir ultrason prototipine entegre etti; bu prototip simüle edilmiş hareketi başarıyla kaydetti ve tanısal bir cihaz olarak potansiyelini gösterdi.

Birkaç yıl önce, MIT’de Dr. Xuanhe Zhao liderliğindeki NIH destekli bir araştırma ekibi, kuru ve ıslak ortamda cilde yapışabilen, kalın bir pul boyutunda bir giyilebilir ultrason yaması geliştirdi.

Test edildiğinde, yamanın en az 48 saat rahatça takılabildiği ve kas, kan damarları, kalp, diyafram, akciğer veya mide gibi yapıların sürekli görüntülenmesini sağlayabildiği bulundu. bağlanması gerekiyordu bilgisayar sistemlerine yoğun veri işleme için. Ancak gördüğümüz gibi, son gelişme bu sınırlamaları ortadan kaldırmaya ve sistemi daha etkili hâle getirmeye odaklandı.

“Vücudun farklı bölgelerine birkaç yama yapıştırılmasını ve bu yamaların cep telefonunuzla iletişim kurmasını, AI algoritmalarının talep üzerine görüntüleri analiz etmesini hayal ediyoruz.”

– Zhao, o zaman söyledi zaman

Bu şimdi gerçeğe dönüşmeye başlıyor, İskoç sağlık teknoloji şirketi Novosound patent alarak bu yılın başlarında giyilebilir ultrasonu için bir patent aldı. Cihaz, hastanın kan akışını ve basıncını sürekli izleyerek, vücuda bağlanır ve mobil cihazlarda görüntüler üretir.

“Bu, teknolojiyi akıllı saat ortaklarıyla entegre edip lisanslamamıza, vücudu daha derin incelememize ve optik ve elektriksel sensörlerinin sağladığı ölçümleri geliştirmemize olanak tanır; bilekte 7/24 kan basıncı izleme hayalini gerçeğe dönüştürür.”

– Novosound CEO ve kurucu ortağı Dr. Dave Hughes

Patent, şirkete teknolojiyi satma ve büyük kurumlarla pilot projeler yürütme konusunda münhasır haklar sağlamakla kalmaz, aynı zamanda tüketici dijital sağlık uygulamaları için Ar-Ge sözleşmelerine de girer. Novosound, ultrason giyilebilir cihazları için kullanım senaryoları geliştirmek amacıyla Texas Medical Center ile ortaklık kurdu.

Sağlık Giyilebilir Cihazlarındaki İlgili Şirketler

Giyilebilir teknoloji, Apple gibi teknoloji devlerinin ilgisini çeken büyüyen bir sektördür Apple (AAPL ), ki Apple, tüketici sınıfı giyilebilir Apple Watch aracılığıyla sağlıkla ilgili uygulamaları keşfetmektedir.

Biz, ancak, tıp alanında aktif olarak yer alan şirketlere odaklanacağız, işte giyilebilir ultrason gibi yeniliklerden potansiyel olarak faydalanabilecek iki önde gelen isim.

1. Medtronic

Medtronic Public Limited Company, tıbbi cihazlarda küresel bir lider olup, geniş kapsamlı sağlık teknolojisi çözümleri sunar ve uzaktan çözümler dahil tanı ve sağlık izleme için giyilebilir cihazları araştırmaktadır.

2022’de Medtronic ortaklık kurdu BioIntelliSense ile BioButton giyilebilir cihazı için, dinlenme halindeki kalp atış hızı, cilt sıcaklığı ve solunum hızı dahil olmak üzere günde 1.440 kadar hayati belirti ölçümü yapabiliyor. Bu yıl, şirket AI’ye odaklanıyor, her departmandan teknolojiyi verimliliği artırmak için fikirler üretmesini istiyor.

115,56 milyar dolar piyasa değerine sahip Medtronic hisseleri şu anda 90,11 dolardan işlem görüyor ve bu yıl %9,38 artış gösterdi. Şirketin EPS (TTM) 2,97 ve P/E (TTM) 30,31 olup, %3,11 temettü getirisi ödemektedir.

2025 mali yılı ilk çeyreği, 26 Temmuz 2024’te sona eren, Medtronic rapor etti 7,9 milyar dolar gelir elde etti, %2,8 artış. “Temel pazarlarımız sağlıklı, operasyonel titizliği artırıyoruz ve yeni ürün inovasyonu, ana sağlık teknolojisi pazarlarında çeşitlendirilmiş büyümeyi besliyor,” dedi CEO Geoff Martha.

Bu çeyrekte, Kardiyovasküler Portföy gelirleri %5,5 artarak 3 milyar dolar, Nörobilim Portföyü gelirleri %4,4 artarak 2,3 milyar dolar, diyabet segmenti %11,8 artarak 647 milyon dolar oldu; Medikal Cerrahi Portföy gelirleri ise %0,4 düşerek 1,996 milyar dolar oldu.

2. GE HealthCare Technologies

Bu şirket, görüntüleme, Farmasötik Tanı (PDx) ve Hasta Bakım Çözümleri (PCS) yanı sıra yenilikçi ultrason çözümleri sunan bir tıbbi teknoloji şirketidir. Ultrason çözümlerine odaklandığı için GE HealthCare, tanısal görüntüleme için giyilebilir yenilikleri entegre etme potansiyeline sahiptir.

Bu yıl, şirket iş birliği yapıyor Biofourmis ile hasta izleme teknolojisinin evlere ulaşmasını genişletmek için. Biofourmis, AI algoritmalarını birleştirerek akut ve post-akut hastaları uzaktan izlemeye yardımcı araçlar sunan sanal bir uzmanlık bakım platformudur.

Birkaç yıl önce, GE HealthCare ayrıca piyasaya sürdü hastaların hastane konaklamaları sırasında takabilecekleri kablosuz, taşınabilir sensörler; bu sayede klinisyenler düzenli kontroller yapmadan hayati belirtilerini takip edebiliyor.

39,64 milyar dolar piyasa değerine sahip GE HealthCare hisseleri şu anda 86,78.11 dolardan işlem görüyor ve bu yıl %12,23 artış gösterdi. Şirketin EPS (TTM) 3,65 ve P/E (TTM) 23,77 olup, %0,14 temettü getirisi ödemektedir.

2024’ün üçüncü çeyreği için, GE HealthCare rapor etti 4,9 milyar dolar gelir elde etti, yıllık %1 artış, ancak ABD’deki olumlu gelir artışının Çin’deki devam eden pazar yumuşaklığıyla dengelendiğini belirtti. Net geliri 470 milyon dolar, işletme faaliyetlerinden nakit akışı 742 milyon dolar, serbest nakit akışı ise 651 milyon dolar.

“Organizasyon genelindeki devam eden yalın girişimler, hastalar ve müşteriler için daha iyi değer sunuyor ve güçlü marj genişlemesine yol açtı.”

– CEO Peter Arduini

Sonuç 

Sağlık hizmetlerinde ultrason, hastalıkları teşhis etmek ve sağlığı izlemek için klinisyenlerin vücudumuzun içine bakmasını sağlayan kilit bir rol oynar. Bu nedenle, araştırmacılar bu invazif olmayan tekniği giyilebilir cihazlara entegre etmeye ilgi duyuyor.

Son araştırmada gördüğümüz gibi, çok yönlü giyilebilir ultrason yaması, çeşitli klinik ve tanısal uygulamalar için iç dokuların yüksek çözünürlüklü görüntülerini hareket halindeyken sağlayabilir ve kişiselleştirilmiş sağlık hizmetlerinde yeni bir dönemi başlatır.

Genel olarak, giyilebilir cihazlar sağlık hizmetlerinin geleceğidir; ancak sensörlerin doğruluk ve güvenilirliği ile pil ömrü konusundaki endişeler ele alınmalı ve teknolojinin tam faydasını elde etmek için analiz araçlarına daha iyi erişim sağlanmalıdır!

En iyi giyilebilir sağlık takibi şirketleri için buraya tıklayın.