可穿戴式超声波补丁提供非侵入性的深层组织监视

一个工程师团队在加州大学圣地亚哥已经开发了一个可伸缩的超声阵列能够连续、非侵入式的、组织的三维成像深达4厘米低于人类皮肤的表面,在0.5毫米的空间分辨率。这种新方法提供了一个非侵入性,长期替代当前的方法,改进的穿透深度。

盛的研究走出实验室,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程教授雅各布斯工程学院,不过该研究的通讯作者。纸”,可伸缩的超声阵列的三维映射深层组织,模量”发表在5月1日,2023年,的问题自然生物医学工程。

“我们发明了一种可穿戴设备可以经常评估人体组织的刚度,”胡Hongjie说徐组的博士后研究员和研究的合著者。“特别是,我们超声波数组元素集成到一个软弹性体矩阵和波浪蛇形柔性电极用于连接这些元素,使设备能够符合人类皮肤连续评估组织僵硬。”

弹性成像监测系统可以提供连续、非侵入性和力学性能的三维映射为深层组织。这有几个关键的应用程序:

• 在ob欧宝直播nba串行数据,病理组织可以提供关键信息在癌症等疾病的恶化,通常导致细胞变硬。
• 监测肌肉,肌腱和韧带可以帮助诊断和治疗运动损伤。
• 目前治疗肝脏和心血管疾病,以及一些化疗药物,可能会影响组织的刚度。连续弹性成像可以帮助评估这些药物的疗效和交付。这可能帮助创造新颖的治疗方法。

除了监测癌组织,这种技术也可以应用在其他场景:

• 监测肝纤维化、肝硬化。通过使用这种技术来评估肝纤维化的严重程度,医学专家可以准确地跟踪疾病的进展,并确定最合适的疗程。
• 评估肌肉骨骼疾患如肌腱炎、网球肘、腕管综合症。通过监测组织刚度的变化,这种技术可以提供有价值的洞察这些条件的恶化,允许医生为患者制定个性化的治疗方案。
• 心肌缺血的诊断和监测。通过监测动脉壁弹性,医生可以识别早期迹象的条件和及时干预,以防止进一步的损失。

可穿戴式超声波补丁完成传统超声的检测功能,还突破传统超声技术的局限性,如一次性测试,测试只在医院和员工操作的必要性。

“这使得病人不断随时监视他们的健康状态,任何地方,”胡锦涛说。

这将有助于减少误诊和死亡人数,以及大幅削减成本通过提供一个非侵入性和低成本的替代传统的诊断程序。

“这新一波的可穿戴的超声波技术推动医疗监测领域的转换,改善病人的结果,降低医疗成本,促进即时诊断的广泛采用,“渝Ma说,访问学生徐组和研究的合著者。这项技术继续发展,很可能我们将看到更重要的医学成像领域的进步和医疗监控。”

数组符合人体皮肤和听觉上的夫妻,允许精确elastographic成像和磁共振弹性成像验证。

在测试中,该设备用于地图的三维分布组织体外的杨氏模量,检测微观结构损伤肌肉的志愿者之前出现酸痛和监控的动态恢复过程在物理治疗肌肉损伤。

该设备由一个16的数组。每个元素由一个1 - 3复合元素和一个支持层由silver-epoxy复合吸收过度振动设计,扩大带宽和提高轴向分辨率。

这种技术必须记录在样品散射粒子的运动通过超声波和计算位移场基于归一化互相关算法。散射粒子的尺寸非常小,导致弱反射信号。捕捉这样的微弱的信号需要极度敏感技术。

现有制备方法包括高温焊接,会导致严重的不可逆的热损伤环氧的压电材料。因此,传感器的敏感性元素将显著下降。

“应对这些挑战,我们开发了一种低温键合方法,”胡锦涛说。“我们更换锡膏与导电环氧树脂、成键可以在室温下完成没有导致任何损害的元素。此外,我们取代了单一平面波传播模式与相干平面波复合模式,它提供了更多的能量,以提高信号强度在整个样本。我们使用这些策略,改善设备的敏感性使它表现良好在捕捉那些弱信号散射粒子。”

“一层弹性体与已知的模量、所谓的校准层,可以安装在我们的设备进一步获得定量,绝对值的组织“模”,表示大为歌,宾夕法尼亚大学的博士后研究员,研究的合著者。”这种方法会让我们获得更完整的信息组织的机械性能,从而进一步提高超声诊断功能的设备。”

此外,先进光刻,拾起并定位和切割技术可以用来进一步优化阵列的设计和制造,可降低音高和扩展孔径达到更高的空间分辨率和更广泛的超声窗口。

“这将更容易探索机会与医生合作,寻求潜在的实际应用在诊所,”高说。“我们的设备显示巨大的潜力在接近监控高危人群,使及时干预在紧急时刻,”高说。