可穿戴超声成像技术获重大突破 有望创造全新应用场景

可穿戴设备已经可以用于人体的多种生命指征的监测,包括血压和心电等,现在,研究人员希望通过可穿戴设备“看清”人体的器官变化。

近日,《科学》杂志发表了一篇由美国麻省理工学院(MIT)研究团队研发的一种生物凝胶超声贴片研究成果,可对人体包括心脏、肺部等器官进行长时间的连续高清成像,并有望创造出新的超声应用场景。

首次清晰捕捉高分辨率图像

复旦大学附属中山医院超声科主任徐辉雄教授对第一财经记者表示:“微型化、远程化、智能化和精准化是超声未来的发展趋势。新的生物凝胶超声贴片借助了材料科技的发展,提出了一种新的超声应用的可能性,有望在急救、战场、重症、运动等场景下进行人体血流的监测,也可以对心血管风险事件作出提前预警,代表了可穿戴设备和医学成像方面基础研究的突破。”

超声成像是人类医学史上最伟大的发明之一,这种技术在无创的情况下能够帮助医生实时“看清”人体内部器官的变化。目前,超声成像只能在医院使用专业的设备来实现。长期以来,科学家和研究人员一直在探索一种更加方便实用的超声设备,使得这种技术未来能更普及,例如人们在药房即可购买这种超声贴片,就像购买创可贴那么方便。

可穿戴式医疗设备的一大优势就是能够更方便、持续地收集人体生命体征的数据,并能够与手机等电子设备连接,通过人工智能算法等技术进行数据分析,形成可供临床医生参考的洞察。

MIT研究人员开发的这种超声智能贴片大小和邮票类似,可以贴在人体包括颈部、胸部、腹部和手臂等各个部位的皮肤上,提供长达48小时的器官连续超声成像。这项新型的设备打破了此前可穿戴超声贴片在人们运动时,因移动产生的图像扭曲而导致成像分辨率较低的技术壁垒,可以进行实时的高分辨率成像,在慢跑、骑车等状态下,也能清晰地捕捉人体器官的变化。

在针对健康志愿者进行的一系列测试中,研究人员已经能够观察到人们坐着和站立时主要的血管直径的变化,以及包括心脏等器官在运动过程中形状的改变,在喝水时胃的扩张,在运动时肌肉的细微损伤等。

拓展全新应用场景

徐辉雄对第一财经记者表示,由于超声照射会产生能量,出于安全考虑,临床上一般不主张对同一部位长时间的成像。但随着超声设备趋于微型化,释放的能量也会下降,可以用于特殊场景下长时间的持续监测,例如重症、急救和运动监测等。

复旦大学附属华山医院运动医学科主任、复旦大学运动医学研究所所长陈世益教授对第一财经记者表示:“运动医学对超声的应用有非常多的需求,尤其是对无线连接遥控状态的监测,例如用来监控运动损伤的发生。我们认为这种智能设备非常具有应用前景。”

此外,肿瘤专家也期待这种设备可以监测肿瘤在人体的进展;妇产科医生则希望未来能够看清子宫内病变的情况等。

超声作为医疗最常规的影像之一,目前从各大三甲医院到各个县、社区,甚至村卫生机构都已部署了超声设备。不过专家强调,对于基层医疗而言,最大的挑战仍然是缺乏有能力的医生。

中国医师协会超声医师分会副会长、301总医院第一医学中心超声诊断科主任罗渝昆对第一财经记者表示:“在医疗设备技术逐步改进的同时,其实最缺少的还是具有一定能力的超声医生。超声检查是依赖于操作者的,不同的超声医生针对同一个患者,可能会得出不同的结论。”

而如果能够将可穿戴医疗设备普及到基层,将超声图像等数据通过一个联网的平台上传给具有能力的超声医生,通过远程进行诊断,那么也能够从一定程度上缓解基层医疗的压力。

尽管目前来看,短期内这种可穿戴智能超声贴片还无法取代医院的超声设备,但第一财经记者注意到,大型医疗设备厂商早已开始布局这种微型化的超声技术。

以飞利浦为例,早在2018年,飞利浦就在中国申请了一项“可穿戴超声贴片”的发明专利,从使用方法来看,与MIT发布的最新研究成果相似。“最新研究成果的突破主要受益于这种超声凝胶材料方面的进展。”徐辉雄表示。

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钱童心

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超声成像可穿戴生物凝胶超声贴片

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