Science | 超聲“貼紙”實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)實(shí)時(shí)成像
原創(chuàng)?圖靈基因?圖靈基因?2022-08-18 09:40?發(fā)表于江蘇
收錄于合集#前沿分子生物學(xué)技術(shù)
麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可穿戴的超聲波“貼紙”臭蚁，可以對(duì)內(nèi)部器官和組織進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)的高質(zhì)量連續(xù)醫(yī)學(xué)成像。這些貼紙可能會(huì)改進(jìn)各種疾病的診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)撑教，并為發(fā)育生物學(xué)提供新的見(jiàn)解。
這項(xiàng)研究由麻省理工學(xué)院機(jī)械工程和土木與環(huán)境工程教授趙選賀博士領(lǐng)導(dǎo)吴叶，并發(fā)表在《Science》雜志上的一篇題為“Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs”的文章中煤率。
“目前的模式……是使（可穿戴超聲）設(shè)備變薄且可拉伸，以便在身體上進(jìn)行保形附著餐塘【姥牵”研究人員寫(xiě)道塘慕。盡管可伸縮超聲成像設(shè)備佩戴舒適，但仍存在成像分辨率低蒂胞、身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像質(zhì)量不穩(wěn)定图呢、成像持續(xù)時(shí)間短（約1小時(shí)）以及易發(fā)生設(shè)備故障等局限性。
“在這里骗随，我們提出了一種不同的生物整合模式：通過(guò)柔軟蛤织、堅(jiān)韌和生物粘附性的耦合劑將薄而硬的設(shè)備牢固地粘附在身體上∥们拢”他們繼續(xù)說(shuō)道瞳筏。
他們稱(chēng)之為生物粘附超聲（BAUS）裝置的貼紙克服了許多這些限制。它由一個(gè)薄而堅(jiān)硬的探頭組成牡昆，該探頭采用一種耐用姚炕、有彈性的材料粘附在皮膚上，同時(shí)又柔軟舒適丢烘。
“這種組合使設(shè)備能夠貼合皮膚柱宦，同時(shí)保持傳感器的相對(duì)位置，以生成更清晰播瞳、更精確的圖像掸刊。”麻省理工學(xué)院研究生赢乓、該論文的第一作者Chonghe Wang說(shuō)忧侧。
該設(shè)備的粘合層由兩層薄薄的彈性體制成，中間層包裹著一層固體水凝膠牌芋，這種水凝膠主要是一種水基材料蚓炬，可以輕松傳輸聲波。與傳統(tǒng)的超聲波凝膠不同躺屁，麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)的水凝膠可伸縮且具有彈性肯夏。
“彈性體可以防止水凝膠脫水。”麻省理工學(xué)院博士后驯击、該研究的合著者Xiaoyu Chen博士解釋說(shuō)烁兰，“只有當(dāng)水凝膠高度水合時(shí)，聲波才能有效穿透并提供內(nèi)部器官的高分辨率成像徊都』φ澹”
底部彈性體層被設(shè)計(jì)成粘附在皮膚上，而頂層則粘附在團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造的剛性傳感器陣列上暇矫。整個(gè)超聲波貼紙的尺寸約為2?cm2币喧，厚度約為3 mm。
研究小組在志愿者身上測(cè)試了這些裝置袱耽，志愿者將貼紙貼在身體的各個(gè)部位，包括頸部干发、胸部朱巨、腹部和手臂。這些設(shè)備可以生成主要血管和更深層器官（如心臟枉长、肺和胃）的實(shí)時(shí)高分辨率圖像冀续。它們?cè)诟鞣N環(huán)境條件下以及不同的患者運(yùn)動(dòng)（包括慢跑、喝水和舉重）狀態(tài)下保持強(qiáng)大的附著力并捕捉到變化必峰。
從貼紙的圖像中洪唐，研究小組能夠觀察到坐著與站著時(shí)主要血管直徑的變化。這些貼紙還捕捉到了更深層器官的細(xì)節(jié)吼蚁，例如心臟在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如何改變形狀凭需。研究人員還能夠看到胃擴(kuò)張，然后在志愿者喝水時(shí)收縮肝匆，然后將果汁排出系統(tǒng)粒蜈。當(dāng)一些志愿者舉重時(shí)，研究小組可以檢測(cè)到底層肌肉的清晰圖案旗国，發(fā)出暫時(shí)性微損傷的信號(hào)枯怖。
當(dāng)前的設(shè)計(jì)需要將設(shè)備連接到將反射聲波轉(zhuǎn)換為圖像的儀器上。但是能曾，如果這些設(shè)備可以無(wú)線操作——這是該團(tuán)隊(duì)目前正在努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)——那么它們就可以制成可穿戴的成像產(chǎn)品度硝，患者可以從醫(yī)生辦公室?guī)Щ丶摇?/p>
“我們?cè)O(shè)想在身體的不同位置貼上一些貼片，這些貼片會(huì)與你的手機(jī)通信寿冕，人工智能算法會(huì)根據(jù)需要分析圖像蕊程。”研究人員說(shuō)蚂斤，“我們相信存捺，我們已經(jīng)開(kāi)啟了可穿戴成像的新時(shí)代：只要在你的身體上貼上一些貼片，你就可以看到你的內(nèi)臟“浦危”
