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136页Nature论文打破国内外技术空白,30岁一作即将回国就职

徐升

多年前,徐升在就医时体验过一把 负荷超声心动图 检查。

一些心疾病在患者平静的状态下并不显山露水,但在剧烈运动,或遭受情感压力和身体压力时就会表现出来。 负荷超声心动图 就旨在检测患者心血管系统对各类负荷的反应状况。

徐升接受的是运动负荷检查。跑步前,医生用超声探头对他进行心脏成像检测。接着,他需要在一台跑步机上持续跑步,速度设置越来越快,他也跑得越来越吃力,直到感觉实在跑不动了,就迅速从跑步机上下来,跳到旁边的一张床上,这时医生就会拿出超声探头对他的心脏进行扫描。

检查完后,徐升跟医生聊了一会儿。他了解到当前的检测技术,事实上只能检测患者在运动前和运动后的心脏状态,而无法实时检测运动当下的状态。

患者从停止运动的那一刻起,心脏就已经开始休息了,10秒之内心率就会下降很快,这对检测准确性的影响非常大,这段检测无法覆盖的盲区,也是国内外的一个技术空白。 徐升说。

2019年初,课题组里的胡鸿杰博士领衔,开启了关于可穿戴心脏超声成像仪的研究。他们从实验室制造柔性生物医学电子设备的传统优势出发,向着更高难度的目标进军。

团队设计了一款尺寸为1.9厘米 2.2厘米 0.09厘米的超声贴片,只有一张邮票大小,柔软而且富有弹性,即便在剧烈动时也能很好地贴合人体。贴片的背面有硅油,一方面用于与人体粘连,另一方面也起到了超声检查中耦合剂的作用。

但这个小东西的巧妙还不止于此。它由压电换能器阵列、液态金属复合电极和三嵌段共聚物封装而成。研究人员创新了加工方法和算法,让设备可以实现高分辨率的B超成像,然后创造性地引入AI技术,把隐藏在B超图像里的重要心脏参数提取出来。传统的医学设备只能提取一些离散的数值,这张 小邮票 却可以提取出连续的波形,为医生提供更全面、更有价值的信息。

鉴于心血管疾病的突发性和危害性,开发一款针对心脏检查的柔性电子设备是很好的开始。 徐升说, 但这项技术绝不仅仅只应用于心脏成像,它还可以推广到其他深层组织的成像,例如下腔静脉、腹主动脉、脊柱和肝脏等等。

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