麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究人員開發(fā)了一種貼片式可穿戴超聲監(jiān)測設(shè)備可用于檢查體內(nèi)器官而無需超聲操作員或使用凝膠。

在一項(xiàng)最新公開的研究（發(fā)表于Nature Electronics：A conformable phased-array ultrasound patch for bladder volume monitoring，https://www.nature.com/articles/s41928-023-01068-x）中，MIT研究人員透露他們的貼片可以精確掃描膀胱并確定膀胱的充盈程度。研究人員表示，這可以使患有膀胱或腎臟疾病的人更容易評估他們的器官是否正常工作。

該方法還可用于通過重新定位超聲波陣列并調(diào)整信號頻率來監(jiān)測體內(nèi)的不同器官。此類設(shè)備有望能夠及早發(fā)現(xiàn)源自身體深處的腫瘤，例如卵巢癌?！斑@項(xiàng)技術(shù)用途廣泛，不僅可以用于膀胱，還可以用于身體的任何深層組織。這是一個新穎的平臺，可以對我們體內(nèi)的許多疾病進(jìn)行識別和表征，”MIT媒體實(shí)驗(yàn)室副教授、該研究的研究者 Canan Dagdeviren 說。

Dagdeviren 的實(shí)驗(yàn)室專門設(shè)計(jì)柔性可穿戴電子設(shè)備，他們最近開發(fā)了一種超聲波監(jiān)視器，可以集成到文胸中用于篩查乳腺癌。在這項(xiàng)新研究中，研究小組使用類似的方法開發(fā)了一種可穿戴貼片，可以粘附在皮膚上并拍攝體內(nèi)器官的超聲圖像。

在他們的第一次演示中，研究人員決定將重點(diǎn)放在膀胱上，部分原因來自Dagdeviren的弟弟幾年前被診斷出患有腎癌。在手術(shù)切除其中一個腎臟后，他很難完全排空膀胱。Dagdeviren想知道，顯示膀胱充盈程度的超聲波監(jiān)測儀是否可以幫助像她哥哥這樣的患者，或患有其他類型膀胱或腎臟問題的人?！皵?shù)百萬人患有膀胱功能障礙和相關(guān)疾病，毫不奇怪，膀胱容量監(jiān)測是評估腎臟健康狀況的有效方法，” Dagdeviren說。

目前，測量膀胱體積的唯一方法是使用傳統(tǒng)的、笨重的超聲波探頭，這需要病患到醫(yī)療機(jī)構(gòu)就醫(yī)。Dagdeviren 和她的同事希望開發(fā)一種可供患者在家使用的可穿戴替代品。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們創(chuàng)建了一種由硅橡膠制成的柔性貼片，其中嵌入了五個超聲波陣列，這些超聲波陣列由研究人員為該設(shè)備開發(fā)的新型壓電材料制成。陣列呈十字形放置，這使得貼片能夠?qū)φ麄€膀胱進(jìn)行成像，膀胱充滿后的尺寸約為12 ×8厘米。

構(gòu)成貼片的聚合物具有天然粘性，可輕柔地粘附在皮膚上，使其易于粘貼和拆卸。放在皮膚上，內(nèi)衣或緊身褲可以幫助將其固定到位。

研究人員表明，新貼片可以捕獲與傳統(tǒng)超聲探頭拍攝的圖像相當(dāng)?shù)膱D像，并且這些圖像可用于跟蹤膀胱容量的變化。在這項(xiàng)研究中，研究人員招募了 20 名具有一系列體重指數(shù)的患者。首先對受試者膀胱充滿的情況進(jìn)行成像，然后對部分排空的膀胱進(jìn)行成像，然后對完全排空的膀胱進(jìn)行成像。從新貼片獲得的圖像質(zhì)量與傳統(tǒng)超聲波拍攝的圖像相似，并且超聲波陣列適用于所有受試者，無論其體重指數(shù)如何。使用這種貼片，不需要超聲波凝膠，也不需要像常規(guī)超聲波探頭那樣施加壓力，因?yàn)橐曇白銐虼?，可以包圍整個膀胱。

為了查看圖像，研究人員將他們的超聲波陣列連接到醫(yī)學(xué)成像中心使用的同類超聲波機(jī)器上。研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在開發(fā)一種便攜式設(shè)備，其大小與智能手機(jī)相當(dāng)，可用于查看圖像?！霸谶@項(xiàng)工作中，我們進(jìn)一步開發(fā)了一條順應(yīng)性超聲波生物傳感器臨床轉(zhuǎn)化的道路，可產(chǎn)生有關(guān)重要生理參數(shù)的有價值的信息。我們的團(tuán)隊(duì)希望以此為基礎(chǔ)，開發(fā)出一套設(shè)備，最終彌合臨床醫(yī)生和患者之間的信息鴻溝?！甭槭】傖t(yī)院超聲研究和翻譯中心主任兼麻省總醫(yī)院影像科學(xué)副主任 Anthony E. Samir 說道。

麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)還希望開發(fā)出可用于對體內(nèi)其他器官（例如胰腺、肝臟或卵巢）進(jìn)行成像的超聲波設(shè)備。根據(jù)每個器官的位置和深度，研究人員需要改變超聲信號的頻率，這需要設(shè)計(jì)新的壓電材料。對于其中一些位于身體深處的器官，該設(shè)備以植入物形式出現(xiàn)可能比可穿戴貼片效果更好。

Dagdeviren說：“對于我們需要可視化的任何器官，我們都會回到第一步，選擇正確的材料，提出正確的設(shè)備設(shè)計(jì)，然后相應(yīng)地制造一切，”然后再測試設(shè)備并進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

Source: zee5; Nature Electronics; MIT

• 醫(yī)療器械設(shè)備