一块微型贴片或让心脏病检查走进家庭

新南威尔士大学的工程师们研发的一种轻便可穿戴设备，有朝一日或许能帮助人们在家中监测心脏和呼吸健康状况，有望减少跑医院的次数，并让医生能够更早发现问题。这种柔性传感器贴片可通过医用胶带附着在胸部或外周动脉（如手腕、颈部等部位）上，能持续捕捉心脏、肺部、血流和脉搏波引起的细微振动。

研究人员希望，这项技术最终能帮助患有慢性心脏和呼吸系统疾病的人们在家随时掌握自己的健康状况，在症状恶化前，一旦发现异常就能及时提醒医生。

这项验证性研究由新南威尔士大学的研究人员与临床医生和生物医学工程师合作领导，已发表在《自然通讯》杂志上。

该论文的首席研究员兼通讯作者、副教授 Hoang-Phuong Phan 表示，目标是创造一种患者可以自行使用的可穿戴设备——作为传统去医院就诊的家用替代选择。

"我们开发出了一种微小的可穿戴设备，可以附着在人体胸部，捕捉心音和呼吸声，"Phan 副教授说。"从技术上讲，它旨在取代通常在诊所或医院用于评估心血管或呼吸系统疾病的听诊器。"

应对日益严峻的医疗健康挑战

心脏病和慢性呼吸系统疾病仍然是全球主要的死亡原因之一，但许多患者只是在偶尔看病时接受简短的评估。

潘副教授表示，这对于生活在边远和乡村地区的居民或不愿频繁往返医院和诊所的患者来说，可能构成重大挑战。

他说：“通常，患者接受医生评估时，必须前往诊所中心，这对居住在偏远地区的人来说并不方便。有时候大家不太愿意跑医院，非得等症状很明显了才去看。”

等到症状重到让人不得不去看病时，病情可能早就恶化了不少。

“在那个阶段，疾病可能已经加重，即使接受治疗，患者的预后也可能较差，”安东尼·孙贾亚博士说，他是一名医生，也是新南威尔士大学人口健康学院慢性呼吸系统疾病项目带头人，并参与了这项研究。

“患者去诊所时，通常只有15分钟的评估时间。风险是，就那么短的时间，医生可能没法完全看出患者身上的异常。”

贴片的工作原理

这个叫“AusculPatch”的小玩意儿，比市面上好多可穿戴监测设备都更小巧轻便，仅重3.2克，尺寸约为20 x 47 x 3毫米。

贴片的核心是一个超薄硅传感元件，能够检测从心脏、肺部和血管通过皮肤传来的微小机械振动。

“心音在体液和组织中传播时会产生声压，进而让传感元件振动起来，”第一作者、机械与制造工程学院博士生Tran Bach Dang表示。“这个贴片干的事儿就是捕捉这种振动。”

传统麦克风主要是用来听声音的，而这种新型传感器则不同，它能检测极低频振动，这类振动用现有可穿戴技术很难捕捉到。

这设备能检测的生理信号范围特别广，包括呼吸模式、脉搏波、心音和血流振动。关键是，研究人员说这贴片在设计上就尽量减少了周围环境噪音的干扰——这玩意儿一直是可穿戴声学传感器的一大难题。

“传感元件的设计就是专门挡住来自一个方向的声音，一般是人体那个方向，”Dang说。“这样一来，周围的声音就不太能干扰到它了。”

虽然只在少数健康人身上测过，但论文里说，就算环境很吵——比如旁边有人聊天或者放了模拟噪音——这设备照样能清清楚楚地捕捉到心音。

不只是智能手表和健身追踪器

尽管智能手表和睡眠追踪器等消费级设备已经能够监测心率和血氧水平，但研究团队表示，AusculPatch能更直接地捕捉到心脏和肺部运作的机械信息。

研究人员认为，这项技术以后可能用在慢性病管理、睡眠监测和日常健康管理上。论文还提到，它可能用来监测血压、脉搏波，以及那些在医院外很难持续跟踪的细微心脏瓣膜问题。

在实验室和早期人体测试中，这个设备的表现和临床工具很一致，比如心电图（ECG）、超声扫描、血压监测仪和数字听诊器。

研究人员还能在参与者走路、上班、吃饭、爬楼梯的时候，长时间持续记录他们的心肺数据。

人工智能驱动的监测

这项技术最有看头的地方之一，就是能把持续监测和人工智能结合起来。因为这个贴片会一直收集大量身体数据，研究人员希望机器学习系统以后能识别出病情恶化或新健康问题的苗头。

“我们可以用机器学习来识别异常信号，提醒病人，同时通知他们的医生，”论文的通讯作者之一阮志聪博士（副讲师）说。“我们的目标就是搞一个系统，能在病人出现严重症状前，自动标出那些让人担心的变化。”

潜在未来应用

除了心肺监测外，这项技术还能更进一步，研究人员还展示了这种贴片能够检测喉咙发出的声带振动。在概念验证实验中，团队使用机器学习来识别说出的词语，并无线控制机械臂。

尽管这些实验仍处于早期阶段，研究人员表示，这项技术最终可能帮助有言语障碍或身体残疾的人。

虽然该技术仍处于研究和测试阶段，但更大规模的临床研究已经在筹备中。

团队成员还包括Thanh Nho Do副教授、Nigel Lovell教授和Tracie Barber教授，以及外部合作伙伴，他们希望今年能在约200名患者身上测试这款设备。该群体预计包括心脏瓣膜病患者或植入了心脏辅助装置的人。

研究人员随后希望在接下来的几年中将研究范围扩展到约1000名患者，以进一步开发人工智能辅助诊断工具。医疗级设备要获得监管批准还得花时间，Phan副教授估计，距离可能的临床应用还需要四到五年。

然而，面向消费者的健康监测版本可能会更早推出。