一项新的研究发现,一种邮票大小的可穿戴超声贴纸可以帮助移动中的患者实现内部器官的连续医学成像。

超声成像扫描人体内部最常见的医疗工具之一在吗一种安全、非侵入性的方法.目前,要用超声波成像,首先要在患者皮肤上涂抹一种液体凝胶,帮助传输超声波。然后将超声波探头或换能器压在凝胶上。

连续的长期超声成像可以帮助了解患者在几天甚至几个月的健康中潜在的重要变化。然而,超声成像目前需要笨重、坚硬的设备,这使得长期监测变得困难。

此外,获取超声图像需要训练有素的超声医师正确地应用和定位超声探头在患者身上。实际上,甚至只是为了避免重复运动损伤,这些实际的限制通常会限制超声波疗程的长度。对于那些需要长时间成像的病人,一些医院会提供安装在机械臂上的探头,这样就可以在不疲劳的情况下固定传感器。然而,随着时间的推移,液体超声凝胶会流失并变干,从而中断实验,产生的效果也不理想。

动画动图显示,凝胶被左边的设备压在手臂上,而在右边,戴着手套的手指压在皮肤上的凝胶设备上。在这个动画图像中,生物黏附超声(BAUS)设备与传统的液态水凝胶耦合超声探头进行了比较。麻省理工学院

最近,科学家们探索了可拉伸的超声波探头,可以更好地适应患者的身体,用于潜在的可穿戴应用。然而,这种设计在身体运动时存在分辨率低、图像质量差等问题。

现在科学家们已经开发出一种超声波贴纸,他们说可以克服许多这些挑战。他们详细的他们的发现刊登在7月29日的杂志上科学

新设备由一个薄而坚硬的扫描仪阵列组成,每平方厘米拥有400个超声波换能器。该阵列连接到一个柔软,耐用,粘稠的层,可以粘结在皮肤上。整个贴纸厚度为3毫米,大小为2平方厘米。

该设备的粘合层含有软水凝胶这种材料类似于一次性纸尿裤内的吸收性填充物。这种水凝胶很容易传播声波,而且与传统的超声波凝胶不同,它有弹性。水凝胶被包裹在两层薄橡胶层之间,这有助于保持水凝胶湿润,这样声波就可以穿过它。

在测试中,研究人员让健康的志愿者在他们身体的不同部位佩戴这种设备,包括颈部、胸部、腹部和手臂。他们还让参与者在实验室里进行各种各样的活动,比如坐着、站着、慢跑、骑自行车、举重和喝果汁。

这些设备贴在志愿者的皮肤上,可以产生长达48小时的底层结构的清晰图像。他们可以观察志愿者从坐着或站着到仰卧位后颈静脉是如何变宽的;锻炼半小时后,心脏肿得多么厉害;肺部在慢跑和骑自行车时的表现;当志愿者喝下后来流出的果汁时,他们的胃是如何膨胀和收缩的;以及举重后肱二头肌如何充血。

生物粘附超声(BAUS)设备的图像分辨率“与即时超声处于相似的水平,”该研究的高级作者、麻省理工学院的机械工程师赵轩和说。他补充说,要达到成熟的传统超声机的性能,还需要做更多的工作。

赵说,尽管这种贴纸确实可以用超声波连续成像身体,但“成像频率很低,每30分钟或1小时才能成像一次。”“因此,BAUS对人体是安全的。”

目前,这些设备需要与能够将超声波数据转换为图像的仪器连接。即使是这种栓系设计,研究人员也认为这种贴纸可以有多种用途。例如,它们可以应用于医院的病人,类似于心脏监测心电图贴纸,并帮助持续扫描内部器官,而不需要技术人员长时间握住探针。

科学家们现在试图制造他们的设备的无线版本。此外,他们还致力于将数据处理电路和其他组件集成到贴纸上。此外,他们正在开发基于人工智能的软件算法,可以更好地解释和诊断贴纸的图像。网上亚博Ayabo2016

最终目标是可穿戴的超声波贴纸,每个贴纸都是针对身体的不同位置设计的,患者可以从医生的办公室带回家,甚至可以在药店购买或邮寄给他们。这些补丁可以与你的手机通信,人工智能算法可以根据需要自动分析图像。例如,这样的设置可以帮助医生持续监测可能被感染者的症状新型冠状病毒肺炎赵说,患者在家中接触医务人员的风险最小。它们还可能有助于监测胎儿在子宫内的发育或肿瘤的进展。

“对慢性疾病的持续监测和诊断是卫生保健领域的一个巨大挑战,”赵说。“我们希望使用BAUS可穿戴成像技术来解决这一挑战。”

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