「在肚皮上塗一層涼涼的黏液,然後把探頭放上去嚕阿嚕,接下來,你就能看到螢幕上出現深淺不一的灰影……」這是很多人對於照超音波的印象,不過,許多人沒注意到的是,超音波的機器真的是超大又超笨重,很難在醫療院所以外的地方隨意使用。

不過,最近來自麻省理工的機械工程師團隊將超音波給「變小」!他們開發出一種微型超音波貼片,只要郵票大小,就可以隨時隨地照出需要的影像。

打破傳統超音波限制!長期監測也沒問題!

超音波除了有體積太大的限制外,還有成像過短的問題,通常僅能顯示幾秒鐘的狀態,無法長期監控我們內部器官的變化。要是醫生想了解患者在服用藥物或體能訓練後對於肺部到底產生了什麼變化,光靠超音波是難以達成的。

但是,有了新開發的超音波貼片就不一樣了!它只有郵票大小、幾毫米厚,基本上可以放在身體的任何部位上,還能持續配戴多天。開發團隊在 15 名受試者身上貼了 48 小時的貼片,只有一人出現輕微的搔癢。而科學家親身測試後,也覺得貼片的存在感真的超低,總體而言,比傳統超音波那種濕濕黏黏的感覺舒服多了,不會殘留還能防水。

這個超音波貼片可以貼在各種地方,不管是想要監測胃、肺、心臟等器官都行,也能獲得血管和肌肉的影像。比如說受試者的胃在和果汁時會膨脹,然後隨著果汁逐漸被消化,胃也會重新縮回去。

不過,為何需要這樣的長期超音波設備?有了這樣的技術,醫生更能分辨圖像中的變化究竟是因為患者自身的改變還是操作錯誤。傳統的超音波非常仰賴探照時的操作,要是將探頭放錯了位置,很可能就會導致誤判;相反地,長期監控則能減少這樣的問題。

來去無痕跡!長時間配戴也不怕

不過,這種新型的攜帶式超音波貼片到底是怎麼做的?它其實不只一層,主要是由耦合劑和探頭構成的。所謂的耦合劑,是一種用來排除多餘空氣的水溶性高分子膠體,也就是傳統超音波需要塗的黏液。

至於探頭部分,科學家分別利用了 3D 列印、雷射微加工和光刻技術來打造,將它們設計得又硬又薄,還會塗上一層環氧樹脂來避免汗水等水分造成的損害。探頭會利用夾在兩個電路間的傳感器來將電能轉化為震動,這些震動會以波的形式傳到受試者體內,而後反射回外部形成圖像,對於受試者本身來說,則根本感覺不到這些震動。

雖然過去也有類似的設計想法,但這次的超音波貼片則擁有更高的分辨率和更好的成像品質,另一方面,還可以自定義成像深度,最深可以探測到皮下 20 公分。

雖說好處多多,但新的設計仍有一個致命缺點,那就是它並非無線。當初為了測試各貼片的成像能力,受試者還是必須用電線跟傳統實驗室保持連線,雖然可以四處走動,但行動仍然受到了不少限制。

若能克服這項難題,這種超音波貼片便能應用在許多環境,比如居家監測 Covid-19 患者的肺部功能隨著時間產生的變化,或是來測量心血管疾病患者的血壓和心臟功能,來作為心電圖的補充,讓我們能更加全面地了解體內發生的事。

(本文提供合作夥伴轉載,參考資料:wired。首圖來源:FELICE FRANKEL、XUANHE ZHAO。)