无线超声波监测器已准备好进行锻炼 – Physics World

美国的研究人员设计了一种超声波换能器，可以无线传输信息，并且可以舒适地佩戴在皮肤上，克服了以前设备的两大缺点。 由开发 林沐阳, 盛旭 和加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 的同事们，这种新传感器可用于监测患有严重心血管疾病的患者，并帮助运动员跟踪他们的训练。

超声波换能器的工作原理是将高频声波传输到体内，然后检测从具有不同密度和声学特性的组织反射的波。 在过去的几十年里，探头和电路设计的改进，结合更好的超声信号处理算法，已经产生了可以贴合人体皮肤褶皱的换能器。 这使得设备能够连续测量超声波信号，这对于监测静脉和动脉的脉动特别有用。

徐实验室的研究人员有 先前开发的可穿戴超声探头 它可以监测深层组织的几个生理参数，包括血压、血流甚至心脏成像。 即便如此，这项技术还是有一些缺点。 “这些可穿戴探头都连接到一台笨重的机器上，用于供电和数据收集，并且会在人体运动过程中改变相对位置，使它们无法追踪目标，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士生、论文的主要作者 Lin 解释道。进纸 自然·生物技术“ 在设备上。

由于这些缺陷，以前的连续超声波传感器可能会严重限制佩戴者的活动能力。 随着佩戴者四处走动，它们还需要经常重新调整。

超声波不受束缚

为了解决这些问题，加州大学圣地亚哥分校团队开发了一种新设备，该设备基于与一系列传感器连接的小型化、灵活的控制电路。 该设备收集超声波信号但不直接处理它们。 相反，它将它们无线传输到计算机或智能手机，后者使用机器学习来处理它们。

“我们开发了一种算法来自动分析信号并选择对移动目标组织具有最佳信号的通道，”Lin 解释道。 “因此，即使在人体运动期间，来自目标组织的信号也是连续的。”

研究人员通过使用该设备跟踪人类受试者颈动脉的位置，同时监测其中血液的脉动来测试这种能力。 这条动脉为头部和颈部供应血液，因此他们训练算法识别由受试者头部的不同运动引起的位移。

尽管该团队只针对单个主题对算法进行了训练，但更先进的适应算法允许新佩戴者在最少的再培训下使用传感器。 经过训练后，该设备可以检测到皮肤下 164 毫米深的颈动脉搏动的超声波信号，即使佩戴者正在锻炼时也是如此。

多用途显示器

Xu 和他的同事最初打算测试传感器作为血压监测器的功能。 然而，通过他们的实验，他们发现它还可以监测其他重要参数，包括动脉硬度、心脏泵出的血液量以及佩戴者呼出的空气量。

可穿戴超声传感器提供连续心脏成像

最终，研究人员预测他们的设计可以为连续超声监测开辟广泛的可能性。 “通过使用可穿戴超声技术，我们可以将患者从笨重的机器中解放出来，并使超声检查自动化，”林说。 “可以在运动中监测深层组织生理学，这为医学超声检查和运动生理学提供了前所未有的机会。”

Lin 说，这些能力可能会改变心血管疾病患者的生活。 “对于高危人群，静息或运动时血压和心输出量的异常值是心力衰竭的标志，”他解释道。 但应用程序并没有就此结束。 “对于健康人群，我们的设备可以实时测量心血管对运动的反应。 因此，它可以深入了解每个人所施加的实际锻炼强度，从而指导个性化训练计划的制定。”

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/wireless-ultrasound-monitor-is-ready-for-a-workout/