【新闻速递】非侵入性可穿戴超声传感器可提供动态心脏成像

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加州大学圣地亚哥分校徐实验室的博士后研究员胡红杰是这项研究的第一作者之一。工程师和医生已经发明了一种可穿戴的超声波设备，能够提供连续、实时的心功能评估。这款便携式设备使用定制的人工智能（AI）技术在运动过程中从不同角度分析左心室，自动提取关于心室容量的数据和关键的心脏性能指标的波形，如每搏量、心输出量和射血分数等。

为了让人们更容易接触到超声波，领导该项目的Sheng Xu和同事的超声心动图设备希望能改进目前需要“训练有素的技术人员和笨重的设备”的检查过程。

该项目建立在该团队之前开发的可穿戴成像技术的基础之上，该技术能够捕捉皮肤上的信号。“心脏病风险的增加需要更先进、更具包容性的监测程序，” Xu说，该项目希望通过记录“更详细的细节”来发现身体运动时心脏功能的问题，从而及早识别心血管疾病。该装置的尺寸为1.9厘米（长）x 2.2厘米（宽）x 0.09厘米（高），估计有一张邮票大小，由苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯（SEBS）材料制成，可以佩戴长达24小时。使用正交配置（orthogonal configuration），研究人员认为他们的设计不需要手动旋转就能捕获心脏的全面视图。

在评估生成的心脏图像的逐帧质量时，该团队指定了解剖成像的五个“关键”指标：空间分辨率（轴向、横向和垂直）、信噪比、定位精度、动态范围和对比度色调比。在选择换能器阵列的传输配置时，他们通过宽波束复合传输获得了优异的结果。他们还从九种基于机器学习的图像分割模型中进行了选择，并运用于FCN-32模型上，实现了心脏成像的最高精度。

Xu和他的同事们认为，与现有的非侵入性方法相比，他们的可穿戴式心脏监测系统将“使任何人都能使用超声波成像”，并可记录即使在锻炼时也“难以捕捉”的泵血活动过程。研究人员表示，该设备的其他应用包括将患者的不适感降至最低，以及减少与计算机断层扫描（CT）和正电子发射断层扫描（PET）扫描技术相关的辐射暴露。

在概述该设备的下一步行动时，Xu和他的同事们计划做以下几件事：

·实施B型成像（B-mode imaging），将该设备的诊断能力扩展到不同的器官

·设计一种软成像仪，使研究人员能够制造大型传感器探头以同时覆盖多个位置

·使为软成像器提供动力的后端系统小型化

·致力于建立适用于更多目的通用机器学习模型

此外，Xu计划通过Softsonics将这项技术商业化，并鼓励科学界其他人继续在这一领域进行研究。

组稿：刘浩宇

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