在医学领域，心血管疾病一直是威胁人类健康的重要杀手。随着人们生活方式的改变和老龄化社会的加剧，心血管疾病的发病率持续上升。而血管老化作为心血管疾病发生发展的重要基础，早期准确评估血管老化状况，对于心血管疾病的预防和早期干预至关重要。

传统的血管老化评估方法，大多存在各种局限性。比如，有些检查需要患者前往医院特定科室，在专业设备和医护人员操作下才能进行，不仅耗费时间和精力，还无法实现连续监测。而且，这些方法往往只能捕捉到血管在某一时刻的静态信息，难以反映其动态变化。就好比拍照只能定格瞬间，却无法记录整个过程。这就像在黑暗中摸索，医生们很难全面、实时地了解患者血管的真实状况，从而影响了心血管疾病的早期诊断和精准治疗。

在这样的背景下，一种新兴的技术 —— 可穿戴超声（Wearable ultrasound，US），悄然进入了医学研究者的视野。它就像一位 “贴身小卫士”，有望随时随地为人们监测血管健康。可穿戴超声技术的出现，得益于近年来传感器材料和架构的飞速发展，为医学领域带来了全新的机遇。意大利国家研究委员会临床生理研究所（Institute of Clinical Physiology, National Research Council, CNR）的 Elisabetta Bianchini 等人敏锐地捕捉到了这一技术的潜力，在《Artery Research》期刊上发表了题为 “Wearable Ultrasound: Are We Ready to Take This Chance for Vascular Ageing Assessment?” 的论文，旨在探讨可穿戴超声在血管老化评估领域的应用可能性。

为了开展这项研究，研究人员综合运用了多种关键技术方法。在硬件方面，深入研究可穿戴超声设备的核心部件，如不同类型的传感器（刚性、柔性和可拉伸传感器），了解其特性及对成像效果的影响。同时，研究不同的材料（压电陶瓷、压电聚合物等）在超声信号传输中的作用，以优化设备性能。在软件方面，借助人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术，处理超声回波信号，解决非刚性可穿戴探头带来的图像重建难题，提高图像质量，为准确评估血管特征提供支持。

下面我们来详细看看研究结果。

医学超声是利用人耳听不到的高频声波（高于 20kHz）进行工作的。它就像一个 “回声探测器”，声波在人体组织中传播，遇到不同的组织界面就会反射回来，通过分析这些反射波，就能了解组织的结构和功能。超声技术的发展可谓是一路 “升级打怪”，从最初笨重的大型设备，到后来更加紧凑、便于携带的仪器，再到如今的可穿戴设备，实现了质的飞跃。
可穿戴超声设备根据其特性可分为便携式和真正意义上的可穿戴式。后者主要基于可穿戴传感器，目前市场上的可穿戴传感器主要有刚性、柔性和可拉伸三种类型。这些传感器就像一个个小小的 “侦察兵”，它们的架构和所用材料决定了超声设备的性能。例如，常用的传感器材料压电陶瓷、压电聚合物等，在信号传输效率和声学阻抗方面各有特点，需要根据不同的应用场景选择最合适的材料。此外，超声的工作频率也很关键，它决定了声波的传播深度和空间分辨率，就像调节相机的焦距一样，需要在两者之间找到一个最佳平衡点。

研究人员探索了可穿戴超声在心血管领域的多种应用。通过不同的超声成像模式（A 模式、M 模式、B 模式和多普勒模式），对心血管系统的多个参数进行评估。比如，有研究开发出了可穿戴定量颈动脉多普勒设备，用来监测左心室输出的快速变化，就像给心脏的 “动力输出” 安装了一个实时监测器，这对于心脏手术后患者的护理至关重要。还有研究实现了颈动脉的 M 模式和 B 模式成像，甚至在桡动脉和尺动脉等部位也进行了成像探索，仿佛给这些平时 “默默无闻” 的血管来了一次 “全面体检”。更有趣的是，有团队开发出了基于深度学习模型的可穿戴 B 模式成像设备，能够评估左心室参数，并且还将超声传感器与无线控制集成，朝着可穿戴超声扫描仪的方向迈出了重要一步。

在数据处理方面，从不同方向采集超声回波信号，并分析其时间延迟和衰减幅度，进而构建图像，这一过程被称为 “波束形成”。但对于非刚性可穿戴探头来说，这就像是一场 “复杂的舞蹈”，传感器位置的动态变化给图像重建带来了很大的不确定性。不过，人工智能和生物信号分析技术的进步就像 “救星” 一样，有望帮助改善图像质量。与传统手动测量血管特征相比，经过验证的计算机处理方法能避免人为偏差，提高效率。同时，可穿戴超声可以同时获取多个动脉的超声图像，就像拥有了多双 “眼睛”，这对设备在不同部位、信号源和成像模式之间的同步性提出了更高要求，也对数据存储和通信能力提出了挑战。

在临床前研究方面，传统的超声和超高频超声成像在心血管研究中虽然强大，但通常需要在动物麻醉状态下进行，这就像给动物的生理状态加上了 “滤镜”，无法反映真实的生理情况。而可穿戴超声则有可能让动物在正常生理状态下进行体内超声采集，并且可以长时间、重复地进行分析，就像给动物的血管健康做了一个 “长期跟踪记录”。不过，在动物实验中也面临一些难题，比如设备的重量和尺寸要适应动物的自由活动，不同物种之间存在差异，特别是在小鼠等常用实验动物身上，设备的重量和体积占比过大；而且动物毛发的生长可能会干扰超声信号，动物的攻击行为也可能影响实验进行。不过，研究人员也想出了一些办法，比如使用低剂量镇静、选择无毛动物、单独饲养动物等。目前，可穿戴超声在临床前研究中主要用于治疗和药物输送方面，在诊断领域的应用相对较少，但也有一些有潜力的探索，比如利用剪切波弹性成像测量组织硬度来分析血管老化参数，以及使用超声 - 光声传感器获取更多血管壁信息。

在创新临床试验和应用方面，超声技术虽然在医疗领域广泛应用，但目前在临床环境中，对于血管老化评估等方面，大多只是偶尔进行检查。可穿戴超声的出现改变了这一局面，它可以在夜间、动态运动或家庭环境等场景下进行连续监测，就像给患者配备了一个 24 小时的 “私人血管健康管家”。初步研究表明，它在危重情况下对血流动力学的无创连续监测有重要应用价值，在运动等动态条件下也能发挥作用，还可以用于严重慢性疾病患者的家庭监测，有助于早期发现病情恶化并及时调整治疗策略。不过，在将其应用于常规临床实践之前，还需要对超声设备进行临床和技术验证，确保在静态和动态条件下测量的一致性和可重复性。

在产业方面，医疗超声行业不断发展，设备朝着小型化方向迈进。可穿戴超声设备的出现，为行业带来了新的机遇，就像打开了一扇通往新市场的大门。然而，它的发展也面临诸多挑战。技术上，从固定刚性传感器向柔性、可拉伸传感器转变时，会出现聚焦能力和横向分辨率下降、信噪比降低等问题，而且探头的几何形状未知，增加了图像生成的复杂性；在电源管理方面，既要保证设备以最小的功耗运行，又要提供高质量的成像，这就像在 “走钢丝”。在测量可靠性方面，患者的运动可能会干扰信号质量，影响数据准确性。此外，新医疗设备进入市场需要经过漫长而复杂的审批过程，要证明其安全性和有效性，可穿戴超声也不例外，需要考虑长期使用对组织的潜在热效应和非热效应，以及在与传统超声扫描仪差异较大的情况下，证明其血管老化测量的有效性。

研究结论和讨论部分指出，可穿戴超声在评估血管老化方面前景广阔，但要真正应用到实际中，还需要进一步的研究和开发。它在数据处理、临床前研究、临床试验和产业发展等方面都面临着挑战，但同时也有着巨大的潜力。从数据处理角度看，它为多部位同步分析和生物信号融合提供了可能；在临床前研究中，有望实现生理条件下的体内采集，更加符合伦理要求，减少实验动物的使用数量；在临床护理和研究中，可穿戴超声为心血管系统的动态和功能变化评估开辟了新途径；对于医疗超声行业来说，从手持设备向可穿戴设备的转变是一个充满机遇的发展方向。不过，要跨越从创新者、早期采用者到早期大众的 “鸿沟”，关键在于明确该技术在血管老化评估中的主要预期用途，并通过集体智慧制定有效的发展路线图。这不仅能为心血管疾病的预防和治疗带来新的突破，还将为患者带来更好的健康管理体验，推动整个医疗行业向更加精准、便捷的方向发展。