麻省理工學院的研究人員發明了一種可穿戴的超音波貼片，它可以對內臟器官進行非侵入性成像，最初主要針對膀胱健康。這種設備不需要超音波操作員或凝膠的介入，有望徹底改變對各種器官功能的監測和疾病檢測，並用於早期診斷身體深部的癌症。

在一項新的研究中，研究人員表明，他們的貼片可以準確地對膀胱進行成像，並確定膀胱的充盈程度。研究人員說，這可以幫助膀胱或腎臟疾病患者更輕鬆地追蹤這些器官是否正常運作。

透過改變超音波陣列的位置和調整訊號的頻率，這種方法也可用於監測體內的其他器官。這種設備有可能更早檢測到在身體深處形成的癌症，如卵巢癌。

“這項技術用途廣泛，不僅可用於膀胱，還可用於身體的任何深層組織。 “麻省理工學院媒體實驗室副教授、該研究的資深作者卡南-達格德維仁（Canan Dagdeviren）說：”這是一個新穎的平台，可以對我們體內攜帶的許多疾病進行識別和表徵。 “

麻省理工學院研究科學家張林、麻省理工學院電子工程與電腦科學研究生科林-馬庫斯和西安理工大學教授林大斌是描述這項工作的論文的主要作者，該論文最近發表在《自然-電子學》上。

達格德維仁的實驗室專門從事柔性穿戴電子設備的設計，最近開發出一種超音波監測器，可以安裝在胸罩中，用於篩檢乳癌。在新的研究中，研究團隊採用類似的方法開發了一種可穿戴的貼片，它可以貼在皮膚上，拍攝體內器官的超音波影像。

在首次演示中，研究人員決定把重點放在膀胱上，部分靈感來自達格德維仁的弟弟，他幾年前被診斷出患有腎癌。在手術切除了一個腎臟後，他的膀胱很難完全排空。 Dagdeviren 想知道，能顯示膀胱充盈程度的超音波監測器是否能幫助類似她弟弟這樣的病人，或其他類型的膀胱或腎臟問題患者。

一種可穿戴的超音波監視器可以對膀胱進行成像，並確定膀胱的充盈程度。麻省理工學院開發的這款設備可以幫助膀胱或腎臟疾病患者更輕鬆地追蹤這些器官是否正常運作。圖片來源：研究人員提供

她說：”數百萬人正遭受膀胱功能障礙和相關疾病的折磨，膀胱容量監測是評估腎臟健康狀況的有效方法，這並不奇怪。 “

目前，測量膀胱容量的唯一方法是使用傳統、笨重的超音波探頭，這需要去醫療機構。 Dagdeviren 和她的同事們希望開發一種可穿戴的替代方法，讓患者可以在家中使用。

為此，他們製作了一種矽橡膠製成的柔性貼片，內嵌五個超音波陣列，這些陣列由研究人員為該設備開發的新型壓電材料製成。這些陣列的位置呈十字形，這使得貼片能對整個膀胱進行成像，膀胱充盈時約為 12×8 公分。

構成貼片的聚合物具有天然黏性，能輕柔地黏附在皮膚上，因此很容易貼上並取下。貼在皮膚上後，內衣或緊身褲可以幫助將其固定到位。

研究人員與馬薩諸塞州總醫院超音波研究與轉化中心和放射科的合作者共同進行了一項研究，結果表明這種新型貼片可以捕捉到與傳統超音波探頭相當的影像，這些影像可用於追蹤膀胱容量的變化。

在這項研究中，研究人員招募了20名不同體重指數的患者。受試者首先在膀胱充盈的情況下進行成像，然後在膀胱部分排空的情況下進行成像，最後在膀胱完全排空的情況下進行成像。新貼片所獲得的影像品質與傳統超音波影像相似，且超音波陣列對所有受試者都有效，與身體質量指數無關。

使用這種貼片不需要超音波凝膠，也不需要像使用普通超音波探頭那樣施加壓力，因為它的視野足夠大，可以覆蓋整個膀胱。

為了看到影像，研究人員將他們的超音波陣列與醫療成像中心使用的同類超音波機連接起來。不過，麻省理工學院團隊目前正在開發一種便攜式設備，大小與智慧型手機差不多，可以用來查看影像。

“在這項工作中，我們進一步開發了一條將可適配超音波生物感測器應用於臨床的途徑，這種感測器能提供有關重要生理參數的寶貴資訊。我們小組希望在此基礎上開發出一套設備，最終彌補臨床醫生和患者之間的資訊鴻溝，”MGH 超音波研究與轉化中心主任、MGH 放射科影像科學副主任Anthony E. Samir 說，他也是這項研究的作者之一。

麻省理工學院團隊也希望開發能用於對體內其他器官（如胰臟、肝臟或卵巢）進行成像的超音波設備。根據每個器官的位置和深度，研究人員需要改變超音波訊號的頻率，這需要設計新的壓電材料。對於其中一些位於人體深部的器官，該裝置可能更適合作為植入物，而不是可穿戴的貼片。

達格德維仁說：”無論我們需要可視化什麼器官，我們都要回到第一步，選擇合適的材料，設計出合適的裝置，然後製造出相應的一切，然後再測試裝置並進行臨床試驗。 “

麻省理工學院工程學院院長、電機工程與電腦科學範內瓦爾-布希（Vannevar Bush）教授兼本文作者阿南塔-錢德拉卡桑（Anantha Chandrakasan）說：”這項工作可能會發展成為超音波研究的核心重點領域，為未來的醫療設備設計提供新的思路，並為材料科學家、電氣工程師和生物醫學研究人員之間進行更多富有成效的合作奠定基礎。 “

編輯來源：ScitechDaily