来自加州大学圣地亚哥分校(UCSD)实验室的Sheng Xu的最新设备能够频繁地评估人体组织的刚度。它可以用来测量癌症的进展,监测肌肉、肌腱和韧带,评估肝脏和心血管治疗的有效性。
Xu正在通过加州大学圣地亚哥分校的一家名为Softsonics的子公司将这项技术商业化。
“我们将一系列超声元件集成到柔软的弹性体基质中,并使用波浪蛇形可拉伸电极将这些元件连接起来,使该设备能够符合人体皮肤,从而进行组织刚度的一系列评估,”徐小组的博士后研究员,该研究的合著者胡宏杰在一份声明中说新闻发布会上.
的研究发表于自然生物医学工程。
测量僵硬度可以提供有关癌症患者的信息,癌症会导致细胞僵硬,肌肉骨骼疾病如肌腱炎、网球肘和腕管综合症患者的信息。
监测组织硬度也可以帮助医生诊断和跟踪心肌缺血。动脉壁弹性变化提供了早期预警信号,允许及时干预。
“可穿戴超声技术的新浪潮正在推动医疗监测领域的变革,改善患者的治疗效果,降低医疗成本,促进即时诊断的广泛采用,”徐组的访问学生、研究报告的合著者马玉祥说。“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监测领域看到更重大的进步。”
可穿戴超声设备是如何工作的
该团队解释了他们的可穿戴超声设备如何提供经磁共振弹性成像验证的弹性成像。该装置的尺寸为23毫米× 20毫米× 0.8毫米,可粘附在皮肤上,并与皮肤产生声学耦合。
“我们选择3mhz作为超声波换能器的中心频率,”胡说。“由于中心频率越高,空间分辨率越高,但超声波在组织中的衰减越强,因此3mhz既满足高空间分辨率的要求,又满足极好的组织穿透性要求。”
研究小组发现,相邻元件中心之间的距离为800 μm,“足以产生高质量的图像,最大限度地减少相邻元件的干扰,并使整个设备具有良好的拉伸性,”徐小组的另一位博士后研究员高晓翔说。
相关:麻省理工学院的工程师开发了可穿戴的、邮票大小的超声波贴纸,用于连续成像
该器件的空间分辨率为0.5 mm,最大信噪比为28.4 dB,对比度分辨率为1.74 dB。
该团队开发了一种低温粘合方法,以避免传统制造方法造成的热损伤。胡说,该团队使用导电环氧树脂代替锡膏进行室温粘合。
“此外,我们用相干平面波复合模式取代了单一的平面波传输模式,它提供了更多的能量来提高整个样品的信号强度,”胡说。“使用这些策略,我们提高了设备的灵敏度,使其在捕获来自散射粒子的微弱信号方面表现良好。”
研究小组表示,进一步的改进可能会提高设备的诊断能力。