可穿戴超声贴片提供无创深层组织监测

该研究来自加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究的通讯作者 Sheng Xu 的实验室。论文“用于深部组织模量三维映射的可拉伸超声阵列”发表在 2023 年 5 月 1 日的 自然生物医学工程.

“我们发明了一种可以频繁评估人体组织硬度的可穿戴设备，”徐团队的博士后研究员、研究合著者胡宏杰说。 “特别是，我们将一系列超声元件集成到柔软的弹性体基质中，并使用波浪形蛇形可拉伸电极连接这些元件，使该设备能够贴合人体皮肤，用于连续评估组织硬度。”

弹性成像监测系统可以为深层组织提供连续的、无创的和三维的力学特性映射。这有几个关键应用：

• 在医学研究中，病理组织的连续数据可以提供有关癌症等疾病进展的重要信息，癌症通常会导致细胞变硬。
• 监测肌肉、肌腱和韧带有助于诊断和治疗运动损伤。
• 目前对肝脏和心血管疾病的治疗以及一些化疗药物可能会影响组织硬度。连续弹性成像可以帮助评估这些药物的疗效和给药。这可能有助于创造新的治疗方法。

除了监测癌变组织，该技术还可以应用于其他场景：

• 监测肝纤维化和肝硬化。通过使用这项技术来评估肝纤维化的严重程度，医疗专业人员可以准确地追踪疾病的进展并确定最合适的治疗方案。
• 评估肌肉骨骼疾病，如肌腱炎、网球肘和腕管综合症。通过监测组织硬度的变化，这项技术可以提供对这些病症进展的宝贵见解，使医生能够为他们的患者制定个性化的治疗计划。
• 心肌缺血的诊断和监测。通过监测动脉壁弹性，医生可以识别疾病的早期征兆并及时采取干预措施以防止进一步的损害。

可穿戴超声贴片完成了传统超声的检测功能，也突破了传统超声技术一次性检测、只能在医院内检测、需要专人操作等局限。

“这让患者可以随时随地持续监测自己的健康状况，”胡说。

这可以帮助减少误诊和死亡，并通过提供一种非侵入性和低成本的传统诊断程序替代方案来显着降低成本。

“这一波新的可穿戴超声技术正在推动医疗监测领域的变革，改善患者治疗效果，降低医疗成本并促进床旁诊断的广泛采用，”徐组访问学生马玉祥说。和研究合著者。 “随着这项技术的不断发展，我们很可能会在医学成像和医疗保健监测领域看到更重大的进步。”

该阵列符合人体皮肤并与之声学耦合，允许通过磁共振弹性成像进行验证的精确弹性成像。

在测试中，该设备用于绘制离体组织杨氏模量的三维分布图，检测志愿者肌肉在酸痛开始前的微观结构损伤，并监测物理治疗期间肌肉损伤的动态恢复过程。

该设备由一个 16 x 16 阵列组成。每个元件都由一个 1-3 复合元件和一个由银-环氧树脂复合材料制成的背衬层组成，旨在吸收过度振动、拓宽带宽并提高轴向分辨率。

徐教授现在正在通过 Softsonics LLC 将这项技术商业化。