摘要：美国杜克大学的工程师团队研发出一款无线贴片，可实现无创测量皮肤及皮下组织的硬度，探测深度最深可达数英寸（约 5-10 厘米）。该设备尺寸已小于智能手表，未来有望成为多种医疗应用的 “入口”，例如监测伤口愈合情况、追踪皮肤癌等慢性疾病进展、辅助复苏过程中的液体管

美国杜克大学的工程师团队研发出一款无线贴片，可实现无创测量皮肤及皮下组织的硬度，探测深度最深可达数英寸（约 5-10 厘米）。该设备尺寸已小于智能手表，未来有望成为多种医疗应用的 “入口”，例如监测伤口愈合情况、追踪皮肤癌等慢性疾病进展、辅助复苏过程中的液体管理，以及助力肌肉康复治疗。

倪小越教授佩戴新型组织硬度传感器原型，弯曲手臂。该设备可广泛应用于各种医疗应用，例如监测伤口愈合情况、监测皮肤癌等慢性疾病、监测复苏过程中的液体管理以及肌肉康复。图片来源：Bill Snead/Duke University

研究人员表示，随着技术的进一步优化，他们计划开发适用于运动服装的版本，实现对肌肉运动表现的实时反馈。这意味着运动员可借助该技术优化训练方案，在疲劳引发损伤前及时察觉风险，并精准调整恢复计划。

这项名为Wireless, wearable elastography via mechano-acoustic wave sensing for ambulatory monitoring of tissue stiffness（《基于机械声波传感的无线可穿戴弹性成像技术用于组织硬度动态监测》）的研究成果，已在线发表于学术期刊Science Advances。

杜克大学机械工程与材料科学系助理教授倪小越（Xiaoyue Ni）表示：“我最近刚有了第一个孩子，研究过程中发现这款设备或许能实时追踪我身体的乳汁分泌情况。” 她进一步指出：“此前从未有人研发出此类组织硬度监测设备，因此它的潜在应用场景几乎是无限的。”

在诸多医疗场景中，组织硬度都是关键的诊断依据。目前，临床医生需借助体积庞大且价格高昂的超声设备获取这类数据，其应用范围广泛，从癌症诊断到急性肌肉损伤的康复评估均有涉及。

这款新设备的原型机已能实现类似功能，且对深度达数英寸的组织有效。目前其尺寸与手表表盘相近，由电池供电（续航时间已达数小时，未来有望提升至数天），可通过蓝牙与其他设备无线连接，还能临时粘贴在人体皮肤的任意部位。

该设备的工作原理，与人们为挂画寻找墙体龙骨的方式类似：敲击没有龙骨的墙面时，发出的声音音调会低于直接敲击龙骨位置的音调。

同理，这款新技术通过向人体表面发射声波，并接收反馈的振动信号来测量组织硬度。由于低频声波比高频声波能穿透更深的组织，设备会在 50 Hz（大致相当于远处雷声的频率）至 800 Hz（接近救护车警笛声的频率）的范围内调节频率，以实现对不同深度组织的探测。随后，设备会将探测结果分为两层，从而区分皮肤与皮下组织的硬度差异。

倪小越实验室的五年级博士生李晨航（Chenhang Li，音译）自攻读博士学位之初便参与该研究，他表示：“开发这种自动化的双层模型分析方法，并将其整合到系统级设计中，是整个项目中最具挑战性的部分。此外，我们还需解决实时信号处理的问题，并完成大量验证测试，这个过程耗费了很长时间。”

倪教授实验室五年级博士生李晨航从攻读博士学位之初就一直致力于组织硬度测量装置的研发。图片来源：Bill Snead/Duke University

目前，该技术已完成概念验证。研究团队正在积极探索并推进这项发明的最佳应用场景。

倪小越表示：“在我们的设想当中，未来的设备版本可以直接集成到运动装备、医疗敷料、日常衣物或辅助机器人中，为人体‘深层组织’打造一个持续监测的‘健康仪表盘’。而且它会像智能手表一样易于佩戴，功能却强大得多。”

该研究的联合通讯作者还包括美国西北大学奎雷・辛普森生物电子研究所所长约翰・罗杰斯（John Rogers），以及新加坡国立大学材料科学与工程系助理教授吴昌胜（Changsheng Wu，音译）。

更多信息：Chenhang Li et al, Wireless, wearable elastography via mechano-acoustic wave sensing for ambulatory monitoring of tissue stiffness, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady0534

信息源于：medicalxpress

来源：两性健康管家汇