Lorsqu’un patient se rend dans une clinique pour une échographie de l’estomac, ils s’allongent sur du papier froissé sur une table d’examen. Un clinicien étale une glu épaisse sur son abdomen, puis y enfonce une petite sonde pour envoyer des ondes acoustiques dans le corps du patient. Ces ondes rebondissent sur leurs tissus mous et leurs fluides corporels, retournant à la sonde pour être traduites en une image 2D. Lorsque la sonde se déplace sur l’estomac de la personne, une image floue en noir et blanc apparaît à l’écran pour que le clinicien puisse la lire.
Bien que la technologie des ultrasons soit un élément de base dans de nombreux contextes médicaux, elle est souvent volumineuse et encombrante. Xuanhe Zhao, ingénieur en mécanique au Massachusetts Institute of Technology, vise à miniaturiser et à simplifier l’ensemble et à le rendre portable. Dans un article publié aujourd’hui dans Science, Zhao et son équipe décrivent leur développement d’un minuscule patch à ultrasons qui, lorsqu’il est collé à la peau, peut fournir des images haute résolution de ce qui se trouve en dessous. Les scientifiques espèrent que la technologie pourra permettre aux ultrasons de devenir confortables pour une surveillance à plus long terme, peut-être même à domicile plutôt qu’au cabinet d’un médecin.
Parce que l’équipement d’échographie est si grand et nécessite une visite au bureau, dit Zhao, ses capacités d’imagerie sont souvent «à court terme, pendant quelques secondes», ce qui limite la capacité de voir comment un organe change au fil du temps. Par exemple, les médecins peuvent vouloir voir comment les poumons d’un patient changent après avoir pris des médicaments ou fait de l’exercice, ce qui est difficile à réaliser lors d’une visite au cabinet. Pour résoudre ces problèmes, les scientifiques ont conçu un patch d’environ 1 pouce carré et de quelques millimètres d’épaisseur qui peut être placé pratiquement n’importe où sur le corps et porté pendant quelques jours. “Cela ressemble à un timbre-poste”, dit Zhao.
Décoller l’appareil à ultrasons bioadhésif de la peau.
Photographie : Xuanhe Zhao
Le patch est multicouche, comme une plaquette de bonbons, avec deux composants principaux : une sonde à ultrasons qui est empilée sur un couplant, un matériau qui facilite la transmission des ondes acoustiques de la sonde dans le corps. Les scientifiques ont conçu la sonde pour qu’elle soit mince et rigide, en utilisant un réseau 2D d’éléments piézoélectriques (ou transducteurs) coincés entre deux circuits. Chonghe Wang, l’un des co-auteurs de l’étude, affirme que ces éléments peuvent “transformer l’énergie électrique en vibrations mécaniques”. Ces vibrations se propagent dans le corps sous forme d’ondes et sont réfléchies vers un système d’imagerie externe pour être traduites en une image. Ces vibrations, ajoute Wang, « sont entièrement non invasives. L’humain ne peut pas du tout les sentir.
Pour créer la sonde à ultrasons, les scientifiques ont utilisé l’impression 3D, le micro-usinage laser et la photolithographie, dans lesquels la lumière est utilisée pour créer un motif sur un matériau photosensible. La sonde est ensuite recouverte d’une couche d’époxy, qui aide à la protéger des dommages causés par l’eau, comme la sueur. Parce que ces techniques sont à haut débit, disent les scientifiques, un appareil peut être fabriqué en environ deux minutes.
La couche de couplant gélatineuse aide ces ondes ultrasonores à se propager dans le corps. Il contient une couche d’hydrogel protégée par une couche de polyuréthane pour retenir l’eau. Tout cela est recouvert d’un mince mélange de polymères qui agit comme une substance collante forte pour aider l’ensemble à coller. Les scientifiques ont découvert que le patch peut adhérer à la peau pendant au moins 48 heures, peut être retiré sans laisser de résidus et peut résister à l’eau.
L’équipe du MIT fait partie d’un petit groupe de laboratoires qui ont produit des appareils à ultrasons miniaturisés similaires au cours des dernières années. Les laboratoires de l’UC San Diego et de l’Université de Toronto travaillent sur des projets connexes. Wang a produit un modèle de patch antérieur à l’UCSD. Mais ceux-ci étaient souvent limités dans leurs capacités d’imagerie ou étaient plus grands que la taille d’un timbre-poste.
