用水基水凝膠制成的超聲波貼片 圖片來源：Mitsutoshi Makihata /Xuanhe Zhao
(相關(guān)資料圖)
貼在皮膚上的郵票大小的貼片可以為內(nèi)臟器官提供48小時的連續(xù)超聲成像。這可以揭示一些細(xì)節(jié)，比如運動時人體心臟形狀的變化，或者一個人吃飯或喝酒時胃的膨脹和收縮。相關(guān)論文發(fā)表于《科學(xué)》。
“歡迎來到‘可穿戴成像’時代，”麻省理工學(xué)院的趙宣和（音）說。
許多研究人員一直在努力開發(fā)由柔性材料制成的可穿戴超聲設(shè)備。但他們發(fā)現(xiàn)，要制造出既能黏在皮膚上數(shù)小時以上，又能實現(xiàn)高分辨率超聲成像的柔性設(shè)備，是一項挑戰(zhàn)。
趙宣和與同事通過將產(chǎn)生和檢測超聲波的剛性換能器組件與柔軟、粘性的貼片相結(jié)合，解決了這個問題。該貼片包括一層用于傳輸超聲波的水基水凝膠，夾在兩層彈性體材料之間，以防止水凝膠脫水。
研究小組在15名志愿者的手臂、頸部、胸部和腰部分別貼上了超聲波貼紙，這些志愿者在實驗室里喝果汁、舉重、慢跑或騎自行車。在這些活動中，貼紙上的超聲波成像顯示出他們肺部、隔膜、心臟、胃及大動脈和靜脈的大小和形狀的變化。
在超聲波貼紙可以用于任何地方的醫(yī)療監(jiān)測之前，還有很多工作要做。目前，這些貼紙必須通過電線連接到一臺計算機(jī)，該計算機(jī)將超聲波轉(zhuǎn)換為圖像并收集數(shù)據(jù)，這意味著它不是一個完全便攜的系統(tǒng)。
盡管如此， “現(xiàn)在已經(jīng)有一種手機(jī)大小的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的即時超聲設(shè)備。”這讓趙宣和相信，計算組件可以微型化，并最終與超聲波貼紙集成，成為一個真正的無線和完全便攜的成像系統(tǒng)。
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的盧南樹（音）說，“這是一項真正具有開創(chuàng)性的研究，讓可穿戴超聲波更接近患者。”
超聲貼紙可以為醫(yī)院提供更靈活的成像選項，以監(jiān)測患者，而不需要技術(shù)人員持有超聲探頭，在技術(shù)人員短缺的情況下，它們可能很有用。“你不需要一個訓(xùn)練有素的超聲醫(yī)生，也不需要一臺巨大的超聲機(jī)器。”奧斯汀德克薩斯大學(xué)的Philip Tan說，“可以將其部署到資源非常少的社區(qū)。”
從長遠(yuǎn)來看，這種貼紙可以幫助監(jiān)測家中新冠肺炎患者的肺部、監(jiān)視管理心血管疾病患者、追蹤不斷增長的癌癥腫瘤，甚至可以連續(xù)監(jiān)測子宮內(nèi)的胎兒。低功率超聲波沒有已知的風(fēng)險，但研究小組表示，他們將在未來研究長時間暴露在超聲波下的任何潛在副作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abo2542
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