可穿戴超声设备可以在患者日常生活的同时提供 48 小时的内脏器官连续成像。该设备由麻省理工学院 (MIT) 领导的团队开发，由刚性压电超声阵列组成，通过柔软的生物粘附性水凝胶-弹性体混合物粘附在皮肤上。描述他们的发现 科学研究人员证明，该贴片可以在慢跑或喝水等活动期间对心脏、胃肠道、隔膜和肺部进行成像。
超声是最广泛使用的医学成像工具之一，但它也有其局限性。超声波成像使用笨重且专用的设备，并且需要经过培训的超声检查人员将换能器定位在患者的身体上。这通常限制其在短的静态会话中的使用。
近年来，用于连续和非侵入性医疗监测的可穿戴设备取得了重大发展。虽然此类设备已成功测量生理数据，例如 心律 和 电活动及 代谢物和电解质 事实证明，在皮肤汗液中对内脏器官进行临床级成像具有挑战性。
“可穿戴超声成像工具在未来的临床诊断中将具有巨大的潜力，”第一作者解释道 王崇和，麻省理工学院的研究生。 “然而，现有超声贴片的分辨率和成像持续时间相对较低，并且无法对深部器官进行成像。”
以前的可穿戴超声设备往往依赖于可拉伸换能器阵列。虽然它们会随着皮肤一起变形，但这种灵活性会导致换能器相对于彼此移动，从而降低图像质量。柔性基板还限制了阵列中换能器的密度，影响图像分辨率。粘合剂仍然附着在皮肤上并抑制超声波信号也存在问题。
Wang及其同事开发的新设备包含一个薄而刚性的超声波探头，由高密度压电元件阵列组成，通过弹性水凝胶-弹性体混合物粘附在皮肤上。 “这种组合使设备能够贴合皮肤，同时保持传感器的相对位置，从而生成更清晰、更精确的图像，”Wang 解释道。
90% 的水凝胶能够向皮肤提供高质量的声波传输，就像标准超声检查中使用的凝胶一样，而封装它的两种薄弹性体可防止其干燥。涂有生物粘合剂将其粘合到刚性超声探头和皮肤上，弹性体膜和生物粘合剂的总厚度小于声波波长的四分之一，以最大限度地减少其对声波传输的影响。整个补丁的大小与邮票相似。
通过多种测试，研究人员表明，该可穿戴设备可以与皮肤保持强大的附着力超过48小时，并能承受高拉力。他们还利用健康志愿者来演示人体器官的 48 小时连续成像。根据成像器官的深度，使用不同频率的超声探头。
研究人员能够在颈部旋转等动态身体运动过程中连续对颈部的颈静脉和颈动脉进行成像。他们观察了当志愿者从坐着或站着到躺着时静脉直径的变化，并能够测量志愿者慢跑时动脉血流量和压力的变化。他们还在慢跑和骑自行车等运动之前、期间和之后对肺功能、隔膜运动和心脏的四个腔室进行了成像；并观察志愿者喝酒时胃的充盈和排空以及果汁通过消化系统的情况。
机器人外骨骼套装利用超声波成像提供个性化的行走辅助
该团队目前正在努力使贴纸无线化，并开发人工智能算法来帮助解释图像。 “我们想象我们可以有一盒贴纸，每个贴纸都设计用于描绘身体的不同位置，”资深作者说 赵选河。 “我们相信这代表了可穿戴设备和医学成像领域的突破。”
写在相关的 观点文章、Philip Tan 和 Nanshu Lu 警告说，尽管该补丁带来了机遇，但仍存在需要克服的障碍。特别是，结合控制足够的 3D 医学成像传感器所需的大量电路和硬件可能会限制可操作性和移动性，而“芯片上的超声波”研究可以帮助解决这一问题。
