能够显示体内器官的超声贴片
2022-08-1799在医生用仪器探头在肚皮上反复探测之前,他们一定会先给你皮肤涂抹上液体凝胶,原因是超声波穿透气体损耗较大,而凝胶可以让探头与身体表面贴合,保证超声波完整传递至体内。超声波穿透越顺畅,那么被检测者的心脏、肺、肝脏等器官的图像清晰度就越高。
尽管液体凝胶能保证短时间内的成像,但如果需要长时间观察就有点使不上力,因为液体凝胶会逐渐风干或流走,降低成像清晰度。
不过,麻省理工学院(MIT)赵选贺博士研究团队在***新一期《科学》杂志上,带来了一项超声成像黑科技:超声贴片。
与手握式探头相比,这贴片可谓极其迷你,整个贴片只有2平方厘米,厚度只有3毫米,和一张邮票大小差不多。更强大的是,它可以***长连续48小时提供超声波成像。
▲能够显示身体内部深层器官的超声贴片
根据研究者展示的测试效果,这些超声贴纸贴在志愿者不同的部位时,就能生成血管和深层器官的实时高清图像,并且即使志愿者进行动作或运动的时候,贴片仍然能够牢固地附着提供器官的动态变化。
与过往凝胶短时间就会风干不同,超声贴片的创新之处就在于它既保留了凝胶的传递能力,又增加了不同状态下的耐用度。
贴片的外层是由弹性体材料制作而成,这种材料能够在应力产生时发生形变,应力消失时又恢复原状,能很好地适应被检测者的运动和动作变化。
贴片中间是一层凝胶,但凝胶的性质与平时超声涂抹在皮肤上会流动的不一样,贴片中的凝胶同样具备弹性和延展性,可以适应应力的变化。
研究者指出,弹性体材料可以防止凝胶脱水,只有这样才能保证超声波可以有效地穿透,然后提供高分辨率的图像,实际使用中***下层的弹性材料会直接与人体的皮肤接触。
当然,除了柔性的一面,贴片的***外层还搭配了刚性的换能器阵列,负责和外部设备相连来提供图像信息。
▲超声贴片刚柔并济
别看这贴片体积很小,它提供超声成像的能力可不亚于现有的设备。在测试中,研究团队给志愿者的不同部位都贴上贴片进行了测试,包括颈部、胸部、腹部和手臂等。
在此期间志愿者可以在实验室做他们想做的任何事情,坐着、站着或者跑步,骑自行车都不影响图像收集。
例如,贴在太阳穴或者脖子上的贴片可以提供志愿者的血流变化实时图像;放置在胸部的贴片还能观察到志愿者运动时心脏的形状变化;而另外还有些志愿者喝水时,胃部的收缩也清晰地展示在研究者眼前;而手臂上的贴片则可以观察到志愿者举重时的肌肉损伤,这些微小损伤会在图中呈现出小亮点。
一张贴片提供的成像过程可以***长持续48小时。
相比于短暂观察我们躺着静止时的器官状态,这种贴片的应用场景将会更加广阔,就好比帮助膀胱功能障碍的患者实时监测尿液储存,提醒患者按时排尿;又或者监测举重运动时的肌肉损伤程度,避免运动过量发生。
▲贴在不同部位的超声贴片可以显示多种器官、组织的变化
目前,这些贴片需要连接到将反射声波转化为图像的仪器上,应用的场景可能多为住院的患者,比如用于心脏或者特定器官的长时间监测。
当然,研究者正在开发贴片的无线版本,这样未来就可以让使用者随时带回家开展监测。“你可以想象未来你买了一盒贴片回家,它们就能用于描绘身体不同位置的图像,”赵选贺博士表示,“这代表了可穿戴设备与医学成像领域的新突破。”
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