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深研院刘志远、郑海荣院士/东华大学朱美芳院士、严威等Science Advances:大形变深层组织疾病诊断的柔性超声设备

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2025-01-10 12:52
    

主要观点总结

本文主要介绍了一种可穿戴的结构-功能传感贴片(WSFP),该贴片由柔性超声传感器阵列(FUT)和软性电极阵列(用于EMG监测)组成。WSFP可实现大形变深层组织的高清成像,并进行结构成像与功能信号的综合监测,助力神经肌肉疾病的研究。近日,Science Advances发表了相关论文,展示了这种贴片在动态神经肌肉系统的结构-功能同步分析方面的应用。

关键观点总结

关键观点1: 神经肌肉疾病的概述和面临的挑战

神经肌肉疾病是一类由外周神经、肌肉或神经肌肉接头引起的多样化疾病,常见症状包括肌肉无力、抽搐、麻痹和痉挛等。研究肌肉结构与功能之间的复杂相互作用对于促进相关疾病的诊断和治疗手段的发展有重要意义。然而,由于皮肤和底层组织的大形变引起的伪影和噪声,这一研究一直是一个重大挑战。

关键观点2: WSFP的特点和优势

WSFP是一种结构-功能超声织物形态贴片,能够实现大形变深层组织的高清成像,并进行结构成像与功能信号的综合监测。它由柔性超声传感器阵列(FUT)和软性电极阵列(用于EMG监测)组成,具有128个铅锆钛酸盐(PZT)元件,保证了高灵敏度和高分辨率的超声成像能力。

关键观点3: WSFP在神经肌肉疾病研究中的应用

WSFP通过同步采集超声成像和EMG信号,克服了单模态方法的局限性,在动作识别和疾病评估方面显示了更高的准确性。以先天性肌性斜颈疾病(CMT)为例,WSFP能够实时捕捉肌肉的结构性变化和功能变化,有助于识别CMT早期症状。

关键观点4: WSFP的技术特点和优势

WSFP采用高伸展性和低阻抗的Ecoflex材料作为应力释放(SR)层,能够显著增强设备在剧烈运动中的稳定性和附着力。在经受颈部旋转的测试中,带SR层的FUT能够保持良好的附着性,而没有SR层的FUT则容易脱落。

关键观点5: 总结和展望

本文开发的可穿戴结构-功能织物态传感贴片(WSFP)为运动状态下的长周期成像和功能信号的多模态监测提供了一种创新的解决方案。WSFP已在神经肌肉疾病的临床研究中展现了极高的诊断精度,未来通过进一步提高超声阵列的柔软性和伸展性、实现更多传感模态的集成等,WSFP能够提供更精确的疾病评估。


文章预览

01导读 神经肌肉疾病(NMDs)是一类由外周神经(如神经病、肌萎缩侧索硬化症、中风)、肌肉(如先天性肌性斜颈、肌病)或神经肌肉接头(如肌无力症状)引起的多样化疾病。尽管这些疾病的发病机制各异,但它们有一些共同的症状,如肌肉无力、抽搐、麻痹和痉挛,导致运动障碍、语言障碍和自理困难。理解肌肉结构与功能之间的复杂相互作用对于促进相关疾病的诊断和治疗手段的发展有重要的意义。 由于在复杂动态场景下,皮肤和底层组织的大形变引起的伪影和噪声难以去除,研究肌肉结构与功能之间的复杂相互作用一直是一个重大挑战。为了解决这一问题,中科院深圳先进技术研究院的刘志远研究员研究团队会同东华大学朱美芳院士/严威教授团队开发了一种结构-功能超声织物形态贴片(WSFP)。WSFP由柔性超声传感器阵列(FUT)和软性电 ………………………………

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