Science子刊：赵选贺团队开发邮票大小的超声贴片，持续监测体内器官硬度变化，发现早期疾病迹象

麻省理工学院赵选贺教授和南加州大学周启发教授团队合作，在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为：Wearable bioadhesive ultrasound shear wave elastography 的研究论文。

该研究开发了一款邮票大小的小型超声贴片——BAUS-E，可以贴在皮肤上，在48小时内持续监测大鼠的肝脏硬度变化，发现早期急性肝衰竭（ALF）的迹象。此外，这一技术平台还可以用于持续监测体内其他器官以及实体瘤的能力。

论文通讯作者、麻省理工学院赵选贺教授表示，当一些器官患病时，它们会随着时间的推移而僵硬，使用这种可穿戴超声贴片，我们可以持续监测长时间内器官硬度的变化，这对于早期诊断体内器官衰竭至关重要。

随着年龄的增长，我们身体中的组织和器官会变得僵硬。而在某些疾病中，器官的僵硬会更加明显，这往往预示着健康状况的急剧下降。目前，临床医生使用超声弹性成像来测量肾脏和肝脏等器官的硬度，这是一种类似于超声成像的技术，在皮肤上操作手持探头，探头发送超声波穿过身体，引起内部器官轻微振动并反射回超声波，探头感应到器官的振动，振动模式可以转化为器官的僵硬程度。

超声弹性成像通常用于监护刚刚接受器官移植的患者，技术人员在患者手术后不久定期检查，快速探测移植后的器官，寻找僵硬和潜在急性衰竭或排斥反应的迹象。

器官移植后，患者在ICU中的前72小时最为关键，使用传统的超声波检测技术，需要将探头贴在身体上，但患者的身体状况不允许这样的长时间持续操作，因此，医生可能会错过关键时刻，等意识到患者出现器官衰竭时往往为时已晚。

赵选贺团队之前开发了一种可提供连续体内器官监测成像的超声贴片技术，这一次，他们希望用这种超声贴片监测剪切波（剪切波在器官中传播的越快，器官硬度就越高），从而获知器官的硬度变化。

现有的超声弹性成像探头通常包含128个压电换能器，每个换能器将输入的电场转换为输出的声波。研究团队希望将其微型化，以装载到邮票大小的贴片上。他们使用先进的制造技术从高质量的压电材料中制造微型换能器，从而设计微型超声贴片，研究团队精确地制造了128个微型换能器，并将其集成到一个25毫米见方的芯片上。他们在芯片的底部涂上一种由水凝胶制成的粘合剂，水凝胶允许超声波几乎毫无损耗地进入和离开设备。

在初步实验中，研究团队在大鼠身上测试了这种超声贴片，结果显示，这一超声贴片可以在48小时内持续监测肝脏硬度变化，从贴片收集的数据中，能够观察到清晰的早期急性肝衰竭（ALF）的迹象，通过组织样本检测进一步证实了监测结果的准确性。

目前，研究团队正在与临床医生合作，将该超声贴片用于监测ICU中的器官移植后的患者。可以想象，在肝脏或肾脏移植后，将这个超声贴片贴在患者身上，观察他们的器官随时间的硬度变化，如果在早期发现器官衰竭的迹象，医生就可以立即采取行动，而不是等到病情变得更加严重。

研究团队还希望将该超声贴片开发成一个更便携、闭环的版本，其中所有伴随的电子设备和信息处理都被微型化，以适应一个稍大的贴片。这样患者就可以在家中佩戴该贴片，以持续监测较长时间内的病情变化，例如实体瘤的进展。

最后，赵选贺教授表示，我们相信，这是一个拯救生命的技术平台，在未来，人们可以在身体上贴上几个这样的贴片，以测量许多重要的生理信号并成像和跟踪身体主要器官的健康状况。