技术人员在你的胸口喷出大量冷的绿色凝胶，然后拿起一个看起来像条形码扫描仪的设备，开始用它涂抹凝胶。在你旁边的屏幕上，不断变化的灰色形状变成了你心跳的幽灵图像。整个过程需要 30 分钟，之后技术人员会递给您一张纸巾擦拭凝胶。你刚刚做了超声波检查。
现在想象一下，把这种体验缩小到一厘米宽的贴纸上，你可以贴在身体的任何部位。不必去医院躺下，您可以继续您的一天，锻炼、吃饭和工作。该设备连续 48 小时对您的内部器官进行成像，而不是 30 分钟。您不需要技术人员，也不需要被凝胶覆盖。
麻省理工学院的赵实验室正是为此而开发的。他们的新发明是一种可以彻底改变医学成像技术的生物粘附超声 (BAUS) 设备。我们与赵实验室的负责人赵宣和就这项发明及其潜在应用进行了交谈。
作为麻省理工学院机械工程教授，赵先生长期致力于使用水凝胶解决医学问题。水凝胶是一种奇怪的小聚合物。高吸水性，由于其密集的化学键网络，它们仍然保持其形状和结构完整性。赵实验室开发了许多基于水凝胶的创新，包括可以替代缝合线的快速密封胶带和可以以微创方式治疗血栓的磁敏导管。他们现在将目光投向了使用水凝胶来提高可穿戴设备和医学成像的能力。
我们正处于可穿戴医疗技术的时代。我们的智能手表监测我们的心率和氧饱和度水平，我们可以用手机进行心电图检查。我们甚至可以通过插入皮肤下的传感器来测量我们的血糖，这些传感器将葡萄糖数据发送到智能设备。但这些技术有其局限性。赵告诉我们，目前，“还没有可以对内脏器官进行成像的可穿戴设备。”医学成像技术也没有长期成像的能力。例如，传统的超声波可以提供某些特定组织的快照。但是，如果医生想要在休息和活动期间更长时间地监测患者的心脏或肺部怎么办？
“可穿戴设备和医学成像的这两个关键需求促使我们发明了这种新的生物粘附超声技术，”赵说。超声波的工作原理是通过探头或换能器通过身体组织发送高频声音脉冲。声音从组织回声并返回探头，探头将接收到的信号转换为图像。传统的超声波依赖于笨重的设备，需要患者保持静止。近年来，科学家们开发了更小、可拉伸的装置，可以附着在皮肤上，但它们有许多局限性。在最近发表在《 科学，赵和他的合著者报告说，这些设备存在“成像分辨率低、身体运动过程中成像质量不稳定、连续成像持续时间短（1 小时）以及设备故障易感”的问题。赵的实验室正在努力改变这一点。
他们的创新是将刚性超声探头连接到水凝胶弹性聚合物混合底座上。与其他设备不同，该底座“有效地传输声波，使 BAUS 探头免受皮肤变形，并在 48 小时内保持牢固和舒适的附着力。”即使在有压力的身体运动期间，刚性探头也可以实现更清晰、更一致的成像。赵指出，这项技术可以立即应用于临床：BAUS 设备“可以长期监测患者，为临床医生提供这种患者不同器官的连续图像。”但赵也展望了 BAUS 技术在日常生活中的潜在用途。 “想象一下，你可以买几个贴片，将它们贴在身体的不同位置，但这些贴片……会在日常活动中为你提供内部器官的图像和视频。”前一分钟你在智能手表上测量心率，下一分钟你在检查肝脏中的血流。
这将医学成像的力量交到普通人手中，并有可能改变诊断。 “目前，如果患者感到胸痛，然后患者去医院，他们可能会在医院住一天，但[胸痛]可能不再发生，”赵说。 “但通过我们的技术，未来有可能一旦患者感到胸痛或任何不适，他们可以立即记录心脏的图像和视频，然后他们可以决定将图像或视频发送给临床医生用于非常早期的实时诊断。”
对于这些创新背后的科学复杂性，赵和他的同事们被一种简单而优雅的哲学所驱动。 “让我们让人们的生活更美好。这真的是每个人都想要的，”赵说。他告诉我们，作为一名亚洲科学家，他为能够解决棘手问题而感到自豪。 “这里的亚裔美国人正在为这个国家做出贡献。我正在努力应对整个社会在健康和可持续发展方面面临的巨大挑战。” BAUS 设备只是赵的实验室将我们带向他所想象的更健康、更美好世界的方式之一。 要了解 Zhao Lab 的最新信息，请查看 http://zhao.mit.edu/。
