早期警告中风的皮肤贴片

了解患者血管的血流速度和流量非常重要，因为它可以帮助临床医生诊断各种心血管疾病，包括血块；心脏瓣膜问题；肢体循环不良；或者动脉阻塞可能导致中风或心脏病发作.

新的超声波加州大学圣地亚哥分校研发的贴片可以持续监测血液流动——以及血压和心脏功能——实时的。佩戴这样的设备可以更容易地在早期发现心血管疾病。

该贴片可佩戴在颈部或胸部。这种贴片的特殊之处在于，它能够以非侵入性的方式感知和测量体内14厘米深处的心血管信号。而且它可以以很高的精度做到这一点。“这种类型的可穿戴设备可以从皮肤表面更全面、更准确地了解心脏和大脑等深部组织和关键器官的情况，”加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院纳米工程教授盛旭说。

“在这样的深度上感应信号对我们来说是非常具有挑战性的可穿戴电子产品“然而，这是人体最关键的信号和中枢器官被掩埋的地方，”王崇和（音译）说，他曾是徐教授实验室的纳米工程研究生，也是这项研究的第一作者之一。“我们设计了一种可穿戴设备，它能穿透如此深的组织深度，并能感知皮肤下的重要信号。这项技术可以为医疗保健领域提供新的见解。”

贴片的另一个创新特征是，超声波束可以以不同的角度倾斜，并指向身体中并非贴片正下方的区域。

徐解释说，这在可穿戴设备领域尚属首次，因为已经存在可穿戴传感器通常只监视它们正下方的区域。“如果你想在不同的位置感知信号，你必须将传感器移动到那个位置。有了这个补丁，我们可以探测到比设备足迹更宽的区域。这可以带来很多机会。”

它是如何工作的

这种贴片由附着在皮肤上的柔韧、可伸缩的聚合物薄片组成。贴片上嵌入了一排毫米大小的超声波换能器。每一个都由计算机单独控制——这种类型的阵列被称为超声相控阵。这是这项技术的关键部分，因为它使补丁能够深入更广。

相控阵提供两种主要的工作模式。在一种模式下，所有的换能器可以同步传输超声波，从而产生高强度的超声波束，聚焦在身体深处14厘米的一个点上。在另一种模式下，传感器可以通过编程实现不同步传输，从而产生可以转向不同角度的超声波束。

“有了相控阵技术，我们可以按照我们想要的方式操纵超声波束，”一位名叫Muyang Lin的医生说纳米工程博士。加州大学圣地亚哥分校的学生，也是该研究的第一作者之一。“这使我们的设备具有多种功能：以高分辨率监测中枢器官和血液流动。仅使用一个传感器是不可能的。”

相控阵由12×12的超声换能器组成。当电流流过换能器时，换能器振动并发射超声波，超声波穿过皮肤并深入人体。当超声波穿透主要血管时，它们会遇到内部流动的红细胞的运动。这种运动耳鼻喉科改变或改变超声波反射回补片的方式，这种效应称为多普勒频移。这种反射信号的偏移被补片拾取，用于创建血流的视觉记录。同样的机制也可用于创建心脏壁的运动图像。

潜在的改变游戏规则

对很多人来说，在定期去看医生的时候，血流量是无法测量的。通常在患者出现心血管问题的迹象或患者处于高危状态时进行评估。

标准的血流检查本身既费时又费力。一名训练有素的技术人员将手持超声探头压在患者皮肤上，并将其从一个区域移动到另一个区域，直到其直接位于主要血管上方。这听起来可能很简单，但测试和技术人员之间的结果可能会有所不同。

材料科学与工程博士赛舟说，由于这种贴片使用简单，它可以解决这些问题。加州大学圣地亚哥分校的学生，该研究的合著者。他说：“只需将其贴在皮肤上，然后读取信号。它不依赖于操作员，也不会给技术人员、临床医生或患者带来额外的工作或负担。”。“将来，患者可以穿这样的衣服进行定点护理或在家持续监测。”

在测试中，该贴片的性能与临床上使用的商用超声探头相当。它准确地记录了主要血管的血流，如颈动脉，颈动脉是颈部向大脑供血的动脉。例如，有能力监测这种血流的变化可以帮助确定一个人在症状出现之前是否有中风风险。

研究人员指出，这种贴片在准备投入临床使用之前还有很长的路要走。目前，它需要连接电源和台式机器才能工作。徐的团队正在整合补丁上的所有电子设备，使其无线化。

小组报告了补丁自然生物医学工程.