用于高危妊娠胎儿监测的可穿戴式超声贴片︱《自然-生物技术》

研究背景  

      胎儿发育依赖于母体、胎盘和胎儿之间协同运作的血流循环系统，该系统的紊乱可导致宫内生长受限、死产等严重并发症。尽管相关研究已持续数十年，许多此类胎儿并发症仍难以被及时诊断，其发病机制也尚未被完全阐明。现有研究方法在很大程度上仍依赖于胎儿尸检。超声检查虽被广泛用于评估胎儿生长和血流状况，但其结果高度依赖操作者经验，且仅能提供短时成像信息，难以捕捉血流动力学的动态变化。因此，临床上亟需发展能够实现长期、连续且具备自主追踪能力的胎儿血流动力学监测技术。

结果与展望

      本研究提出了一种用于连续胎儿监测的可穿戴超声贴片系统。为提高信噪比和成像分辨率，我们集成了基于超多次切割工艺制造的换能器、并引入声学透镜与柔性法拉第笼结构以优化系统的声学与电磁学性能。针对持续移动的血管，我们开发了一种基于图像分割的算法，能够动态识别、定位并设置多普勒采样窗。即使在胎儿剧烈活动期间，该系统仍可实时、连续且自主地获取血流频谱数据。我们开展了一项前瞻性研究，纳入62名孕妇，利用便携式临床超声设备对比验证了该系统的测量准确性。此外，我们使用该系统对52名孕妇的胎儿脐带血流进行了连续监测，获得了可区分短时波动与持续异常的纵向数据。结果表明，多普勒指标与孕周呈单调关系，且能够据此有效区分高危妊娠与健康妊娠。在一例子痫前期病例中，可穿戴超声贴片系统揭示了宫内生长受限的严重程度，从而促成及时的剖宫产分娩，避免了死产风险。

图 1 | 可穿戴超声贴片的总体设计及临床结果。a，胎儿监测工作原理示意图（左）及器件结构爆炸图（右）。图中的可穿戴超声贴片贴附于孕妇腹部。b，自主血管追踪算法。该算法通过识别、追踪移动中的脐动脉并自主设置多普勒采样窗，实现了对移动血管血流的连续监测。所有图像均使用相同的比例尺。c，孕妇连续监测结果。健康受试者（灰色）和子痫前期受试者（红色）的胎儿心率（FHR）、搏动指数、阻力指数的直方图，以及具有代表性的血流测量结果。

      这些研究结果表明，可穿戴超声技术有望将胎儿监测由间断性检查拓展为对解剖结构和血流动力学的连续观察。该技术能够在运动过程中自主追踪血管并实时获取多普勒频谱，有效克服了传统超声在纵向连续监测中的关键局限。该研究还显示，长期血流动力学监测可提供超越单纯胎儿心率的关键信息，尤其是在临床异常往往随时间逐渐显现的高危妊娠中。更广泛而言，这项研究为可穿戴医学成像、实时图像分割和多普勒分析整合到产前护理中提供了可行框架。未来的研究仍需进一步验证其临床价值、适用性及对妊娠结果的潜在影响。

作者简介   

      本研究由加州大学圣地亚哥分校、斯坦福大学和牛津大学合作完成。徐升教授带领研究团队开发用于深层组织监测的可穿戴超声技术，团队成员包括朴健镐、卞逸州和黄皓等学生，他们目前正陆续完成学业，并迈向学术生涯的下一阶段。来自牛津大学的Antoniya Georgieva教授为本研究提供了胎儿监测和母胎健康方面的临床专业支持与数据处理指导。

《自然-生物技术》Nature Biotechnology

DOI: 10.1038/s41587-026-03140-1

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Fetal monitoring for high-risk pregnancies using a wearable ultrasound patch

《自然-生物技术》

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