Dispositivo de Ultrassom Integrado para Monitoramento Preciso do Volume da Bexiga via Focalização Acústica e Aprendizado de Máquina

RESUMO O monitoramento do volume da bexiga é crítico para o manejo das disfunções do trato urinário inferior, mas os métodos existentes permanecem invasivos ou dependentes do operador e não são adequados para uso contínuo. Aqui, apresentamos um sistema de ultrassom vestível e conformável que combina focalização acústica assistida por lente com regressão por aprendizado de máquina para permitir a estimativa não invasiva do volume da bexiga, enquanto fornece um caminho claro para a implementação em tempo real no futuro. Um array de PZT flexível integrado a uma lente acústica côncava melhora a concentração de energia lateral e a seletividade de profundidade, enquanto um modelo Random Forest foi usado para mapear características derivadas do eco para estimativas de volume da bexiga. Em um estudo piloto, as estimativas do volume da bexiga geradas offline após a coleta de dados mostraram boa concordância com um sistema de medição baseado em impedância elétrica, apoiando a viabilidade da estimativa não invasiva do volume da bexiga. O dispositivo foi operado usando configurações de excitação de baixa tensão e baixa taxa de ciclo projetadas para minimizar a exposição acústica e ser consistentes com as diretrizes de segurança do ultrassom diagnóstico, e a encapsulação flexível e biocompatível foi projetada para suportar uso prolongado. Juntamente com embalagem compacta e transmissão sem fio de baixo consumo, essas características apoiam o monitoramento ambulatorial e longitudinal da bexiga e oferecem insights de design para futuros sistemas de ultrassom vestíveis visando monitoramento fisiológico preciso e, em última instância, contínuo.