一種可穿戴的超聲波儀器可以徹底改變行動中的健康監(jiān)測方式

可穿戴技術是一個快速發(fā)展的醫(yī)學領域，現(xiàn)在加州大學（UC）圣地亞哥分校的工程師們已經(jīng)延續(xù)了這一趨勢，開發(fā)了一種無線超聲貼片，可以連續(xù)實時監(jiān)測生命體征，即使人在行動。超聲波使用高頻聲波來形成身體內部結構的圖像，如腹部器官、肌肉和肌腱，或心臟和血管。與其他醫(yī)學成像方法如磁共振成像（MRI）和計算機斷層掃描（CT）相比，它更安全、更便宜、用途更廣。

然而，也有一些局限性使超聲檢查不實用。用于獲取圖像的探頭通常很笨重，并與大型設備連在一起。它們需要手動放置，并被操縱到正確的位置，這就要求人不能動。而且需要專業(yè)的醫(yī)療人員來解釋超聲圖像。

隨著無線超聲貼片的開發(fā)，所有這些可能很快就會成為過去。由加州大學圣地亞哥分校工程師開發(fā)的完全集成的可穿戴超聲系統(tǒng)是為深層組織監(jiān)測而制造的。而且它不會把人拴在一個笨重的設備上。

"該項目為可穿戴式超聲技術提供了完整的解決方案--不僅是可穿戴式傳感器，而且控制電子裝置也是以可穿戴式的形式制造的，"該研究的共同牽頭人Muyang Lin說。"我們做了一個真正的可穿戴設備，可以無線地感知深層組織的生命體征"。

超聲系統(tǒng)貼片（USoP）改進了該團隊以前的超聲傳感器，不再需要用電纜供電并實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。新的USoP包含一個小型化、靈活的控制電路，它與一個超聲換能器陣列相連接，收集數(shù)據(jù)并以無線方式傳輸?shù)揭粋€智能手機應用程序。該電路由一個商用鋰聚合物電池供電。

在測試該設備時，工程師們發(fā)現(xiàn)它可以在6.5英寸（164毫米）的深度內連續(xù)讀取組織數(shù)據(jù)長達12小時，這意味著它可以監(jiān)測血壓、心率和心輸出量等重要事項。

Lin說："這項技術有很大的潛力來拯救和改善病人生活質量。該傳感器可以評估運動中的心血管功能。在休息或運動時，血壓和心輸出量的異常值是心衰的標志。對于健康人群，我們的設備可以實時測量心血管對運動的反應，從而深入了解每個人實際施加的運動強度，這可以指導制定個性化的訓練計劃"。

機器學習算法是USoP能夠自主地、持續(xù)地監(jiān)測一個移動目標的關鍵。通常情況下，傳感器需要隨著運動而手動重新調整，以確保它監(jiān)測到目標組織。在這里，工程師們調整了算法，以自動分析傳入的信號并選擇最合適的通道來跟蹤目標組織。工程師們說，據(jù)他們所知，這是第一個自主追蹤移動目標的可穿戴設備。

此外，一種先進的適應算法意味著USoP可以在一個人身上進行訓練，然后轉移到另一個人身上--或許多人身上--而不需要重新訓練。這確保了所收集的數(shù)據(jù)是一致和可靠的。

"我們最終通過應用一種先進的適應算法使機器學習模型泛化工作，"該研究的共同主要作者Ziyang Zhang說。"這種算法可以自動最小化不同受試者之間的領域分布差異，這意味著機器智能可以在受試者之間轉移。我們可以在一個主體上訓練該算法，并將其應用到許多其他新的主體上，而且再訓練的次數(shù)最少。"

展望未來，該團隊計劃在大型人群中測試他們的設備。

該研究的共同第一作者Xiaoxiang Gao說："到目前為止，我們只在一個小型但多樣化的人群中驗證了設備的性能。由于我們設想這個設備是下一代深層組織監(jiān)測設備，臨床試驗是我們的下一步。"

標簽： 可穿戴設備 超聲波儀器 健康監(jiān)測

　　 原標題：一種可穿戴的超聲波儀器可以徹底改變行動中的健康監(jiān)測方式