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

可穿戴技術(shù)是一個(gè)快速發(fā)展的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)在加州大學(xué)（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(shí)時(shí)監(jiān)測生命體征，即使人在行動(dòng)。超聲波使用高頻聲波來形成身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(xué)成像方法如磁共振成像（MRI）和計(jì)算機(jī)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(shí)用。用于獲取圖像的探頭通常很笨重，并與大型設(shè)備連在一起。它們需要手動(dòng)放置，并被操縱到正確的位置，這就要求人不能動(dòng)。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(huì)成為過去。由加州大學(xué)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(huì)把人拴在一個(gè)笨重的設(shè)備上。

"該項(xiàng)目為可穿戴式超聲技術(shù)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(gè)真正的可穿戴設(shè)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(jìn)了該團(tuán)隊(duì)以前的超聲傳感器，不再需要用電纜供電并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。新的USoP包含一個(gè)小型化、靈活的控制電路，它與一個(gè)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€(gè)智能手機(jī)應(yīng)用程序。該電路由一個(gè)商用鋰聚合物電池供電。

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

Lin說："這項(xiàng)技術(shù)有很大的潛力來拯救和改善病人生活質(zhì)量。該傳感器可以評(píng)估運(yùn)動(dòng)中的心血管功能。在休息或運(yùn)動(dòng)時(shí)，血壓和心輸出量的異常值是心衰的標(biāo)志。對(duì)于健康人群，我們的設(shè)備可以實(shí)時(shí)測量心血管對(duì)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)，從而深入了解每個(gè)人實(shí)際施加的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，這可以指導(dǎo)制定個(gè)性化的訓(xùn)練計(jì)劃"。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法是USoP能夠自主地、持續(xù)地監(jiān)測一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的關(guān)鍵。通常情況下，傳感器需要隨著運(yùn)動(dòng)而手動(dòng)重新調(diào)整，以確保它監(jiān)測到目標(biāo)組織。在這里，工程師們調(diào)整了算法，以自動(dòng)分析傳入的信號(hào)并選擇最合適的通道來跟蹤目標(biāo)組織。工程師們說，據(jù)他們所知，這是第一個(gè)自主追蹤移動(dòng)目標(biāo)的可穿戴設(shè)備。

此外，一種先進(jìn)的適應(yīng)算法意味著USoP可以在一個(gè)人身上進(jìn)行訓(xùn)練，然后轉(zhuǎn)移到另一個(gè)人身上--或許多人身上--而不需要重新訓(xùn)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(yīng)用一種先進(jìn)的適應(yīng)算法使機(jī)器學(xué)習(xí)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(dòng)最小化不同受試者之間的領(lǐng)域分布差異，這意味著機(jī)器智能可以在受試者之間轉(zhuǎn)移。我們可以在一個(gè)主體上訓(xùn)練該算法，并將其應(yīng)用到許多其他新的主體上，而且再訓(xùn)練的次數(shù)最少。"

展望未來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在大型人群中測試他們的設(shè)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(gè)小型但多樣化的人群中驗(yàn)證了設(shè)備的性能。由于我們設(shè)想這個(gè)設(shè)備是下一代深層組織監(jiān)測設(shè)備，臨床試驗(yàn)是我們的下一步。"

標(biāo)簽： 可穿戴設(shè)備 超聲波儀器 健康監(jiān)測

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