美国圣地亚哥4月27日消息:美国加州大学圣地亚哥分校的工程师们发明了一种可弯曲的、可拉伸的超声波检查贴片，这种贴片可以贴在皮肤上，追踪人体深层动脉和静脉的血流情况。
为了诊断各种心血管疾病，如血栓、心脏瓣膜问题、四肢循环不良或可能导致中风或心脏病发作的动脉阻塞，临床医生必须了解血液流经患者血管的速度和数量。
加州大学圣地亚哥分校开发的新型超声波贴片可以实时连续监测血流、血压和心脏功能。佩戴这样的设备可以更容易地在早期发现心血管问题。
由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授徐盛领导的研究小组在7月16日发表在《自然生物医学工程》杂志上的一篇论文中报道了这一补丁。
贴片可以戴在脖子或胸前。该贴片的特别之处在于，它可以以非侵入性的方式感知和测量身体内部14厘米深处的心血管信号。而且它可以以很高的精度做到这一点。
徐说:“这种类型的可穿戴设备可以让你更全面、更准确地了解深层组织和关键器官(如心脏和大脑)的情况，所有这些都来自皮肤表面。”
“对可穿戴电子设备来说，在这样的深度感知信号是极具挑战性的。然而，这是人体最关键的信号和中心器官被埋葬的地方，”徐实验室的前纳米工程研究生、该研究的第一作者之一王崇和说。“我们设计了一种可穿戴设备，它可以穿透如此深的组织深度，并在皮肤下感知这些重要信号。这项技术可以为医疗保健领域提供新的见解。”
贴片的另一个创新之处在于，超声波束可以以不同的角度倾斜，并引导到身体的其他部位，而不是直接在贴片下方。
徐解释说，这在可穿戴设备领域尚属首次，因为现有的可穿戴传感器通常只监测其正下方的区域。“如果你想在不同的位置感知信号，你必须将传感器移动到那个位置。有了这个补丁，我们可以探测比设备占地面积更宽的区域。这可以带来很多机会。”
这种贴片是由一层柔韧的、可拉伸的聚合物薄片组成的，它附着在皮肤上。贴片上嵌有一组毫米大小的超声波换能器。每一个都由一台计算机单独控制——这种类型的阵列被称为超声波相控阵。这是这项技术的关键部分，因为它使贴片能够延伸得更深更宽。
相控阵提供两种主要的工作模式。在一种模式下，所有换能器可以同步一起传输超声波，从而产生高强度的超声波束，聚焦在身体深处14厘米的一个点上。在另一种模式下，换能器可以被编程为不同步传输，从而产生可以转向不同角度的超声波光束。
“有了相控阵技术，我们可以按照我们想要的方式操纵超声波束，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士生林慕阳说，他也是这项研究的第一作者之一。“这为我们的设备提供了多种功能:以高分辨率监测中枢器官和血流。仅使用一个传感器是不可能做到这一点的。”
相控阵由一个12 × 12的超声波换能器网格组成。当电流流经换能器时，换能器振动并发出超声波，超声波穿过皮肤深入人体。当超声波穿透主要血管时，它们会遇到内部流动的红细胞的运动。这种运动改变或改变了超声波反射回贴片的方式，这种效应被称为多普勒频移。这种反射信号的变化被贴片接收，并用于创建血流的视觉记录。同样的机制也可以用来创建心脏壁的动态图像。
对许多人来说，血流量不是在定期去看医生时测量的。通常在患者出现心血管问题的迹象或患者处于高风险时进行评估。
标准的血流检查本身既耗时又费力。一名训练有素的技术人员将手持式超声探头按在病人的皮肤上，从一个区域移动到另一个区域，直到它直接位于主要血管上方。这听起来可能很简单，但结果可能因测试人员和技术人员而异。
加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程博士生、该研究的合著者周赛说，由于这种贴片使用简单，它可以解决这些问题。“只要把它贴在皮肤上，然后读取信号。它不依赖于操作人员，也不会给技术人员、临床医生或患者带来额外的工作或负担。”“未来，患者可以戴着这样的东西进行点护理或连续在家监测。”
在测试中，这种贴片的表现与临床上使用的商业超声波探头一样好。它准确地记录了颈动脉等主要血管的血流量，颈动脉是脖子上向大脑供血的动脉。例如，有能力监测这种血流的变化，可以帮助在症状出现之前确定一个人是否有中风的风险。
研究人员指出，在临床应用之前，这种贴片还有很长的路要走。目前，它需要连接电源和台式机器才能工作。徐的团队正在整合贴片上的所有电子设备，使其具有无线功能。(ANI)
