一种可穿戴式超声波可以实现实时的超声移动监控

可穿戴技术是一个快速发展的医学领域，现在，加州大学圣地亚哥分校的工程师们继续发展这一趋势，开发了一种无线超声波系统贴片，可以持续实时监测生命体征，即使人体在移动。

上图：无线超声波贴片持续监测深层组织。

超声波利用高频声波形成人体内部结构的图像，如腹部器官、肌肉和肌腱，或心脏和血管。与磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）等其他医学成像方法相比，它更安全、更便宜、更通用。

然而，有一些限制使得超声波不切实际。用于获取图像的探针通常体积庞大，并连接到大型设备上。它们需要手动放置并移动到正确的位置，这也需要一接受检测的人一动不动。并且需要专业的医学专家来解读超声图像。

现在，随着贴片上的无线超声波技术的发展，这一切可能很快就会成为过去。

由加州大学圣地亚哥分校工程师开发的完全集成的可穿戴超声系统，就是为深层组织监测而设计的。而且，它不会把人束缚在笨重的设备上。

该研究的联合首席作者林慕阳（音译）说：“这个项目为可穿戴式超声波技术提供了一个完整的解决方案 —— 不仅是可穿戴传感器，而且控制电子设备也采用了可穿戴的形式。我们制造了一种真正的可穿戴设备，可以无线感知深层组织的生命体征。”

超声波贴片系统（USoP）改进了该团队之前的超声波传感器，后者需要电缆供电和数据传输。新的USoP包含一个小型化、灵活的控制电路，该电路与超声换能器阵列接口，该传感器阵列可以收集数据，并将数据无线传输到智能手机应用程序。该电路由商用锂聚合物电池供电。

通过测试，工程师们发现该设备可以在长达12小时的时间内连续读取6.5英寸（164毫米）深度的组织读数，这意味着它可以监测血压、心率和心输出量等重要指标。

林慕阳表示：“这项技术有很大的潜力来拯救和改善生命。传感器可以评估运动中的心血管功能。休息或运动时血压和心排血量异常是心力衰竭的标志。对于健康人群，我们的设备可以实时测量心血管对运动的反应，从而了解每个人的实际运动强度，从而指导个性化训练计划的制定。”

机器学习算法是USoP自动连续监控移动目标能力的关键。通常情况下，传感器需要手动调整运动，以确保它监测目标组织。在这里，工程师们调整了算法来自动分析输入的信号，并选择最合适的频道来跟踪目标组织。工程师们说，据他们所知，这是第一个自动跟踪移动目标的可穿戴设备。

此外，一种先进的适应算法意味着USoP可以在一个人身上训练，然后转移到另一个人身上，或者转移到其他许多人身上，而不需要再训练。这样可以确保收集到的数据是一致和可靠的。

该研究的共同主要作者张紫阳（音译）说：“我们最终通过应用一种先进的适应算法，使机器学习模型泛化工作。该算法可以自动最小化不同主体之间的域分布差异，这意味着机器智能可以从一个主体转移到另一个主体。我们可以在一个主题上训练算法，并将其应用于许多其他新主题，只需最少的再训练。”

展望未来，该团队计划在大量人群中测试他们的设备。

该研究的第一作者之一高晓翔（音译）表示：“到目前为止，我们只在一个小而多样化的人群中验证了该设备的性能。我们将这种设备设想为下一代深层组织监测设备，临床试验是我们的下一步。”

这项研究发表在《自然生物技术》杂志上。

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