作者:XUANHE ZHAO等 来源:《科学》 发布时间:2022/8/1 16:23:41
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超声波贴纸可以连续多天成像内部器官

 

用水基水凝胶制成的超声波贴片 图片来源:Mitsutoshi Makihata /Xuanhe Zhao

贴在皮肤上的邮票大小的贴片可以为内脏器官提供48小时的连续超声成像。这可以揭示一些细节,比如运动时人体心脏形状的变化,或者一个人吃饭或喝酒时胃的膨胀和收缩。相关论文发表于《科学》。

“欢迎来到‘可穿戴成像’时代,”麻省理工学院的赵宣和(音)说。

许多研究人员一直在努力开发由柔性材料制成的可穿戴超声设备。但他们发现,要制造出既能黏在皮肤上数小时以上,又能实现高分辨率超声成像的柔性设备,是一项挑战。

赵宣和与同事通过将产生和检测超声波的刚性换能器组件与柔软、粘性的贴片相结合,解决了这个问题。该贴片包括一层用于传输超声波的水基水凝胶,夹在两层弹性体材料之间,以防止水凝胶脱水。

研究小组在15名志愿者的手臂、颈部、胸部和腰部分别贴上了超声波贴纸,这些志愿者在实验室里喝果汁、举重、慢跑或骑自行车。在这些活动中,贴纸上的超声波成像显示出他们肺部、隔膜、心脏、胃及大动脉和静脉的大小和形状的变化。

在超声波贴纸可以用于任何地方的医疗监测之前,还有很多工作要做。目前,这些贴纸必须通过电线连接到一台计算机,该计算机将超声波转换为图像并收集数据,这意味着它不是一个完全便携的系统。

尽管如此, “现在已经有一种手机大小的数据采集系统的即时超声设备。”这让赵宣和相信,计算组件可以微型化,并最终与超声波贴纸集成,成为一个真正的无线和完全便携的成像系统。

德克萨斯大学奥斯汀分校的卢南树(音)说,“这是一项真正具有开创性的研究,让可穿戴超声波更接近患者。”

超声贴纸可以为医院提供更灵活的成像选项,以监测患者,而不需要技术人员持有超声探头,在技术人员短缺的情况下,它们可能很有用。“你不需要一个训练有素的超声医生,也不需要一台巨大的超声机器。”奥斯汀德克萨斯大学的Philip Tan说,“可以将其部署到资源非常少的社区。”

从长远来看,这种贴纸可以帮助监测家中新冠肺炎患者的肺部、监视管理心血管疾病患者、追踪不断增长的癌症肿瘤,甚至可以连续监测子宫内的胎儿。低功率超声波没有已知的风险,但研究小组表示,他们将在未来研究长时间暴露在超声波下的任何潜在副作用。(来源:中国科学报 李木子)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.abo2542

 
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