近日，上海科技大学生物医学工程学院彭畅课题组研制出用于膀胱容量监测的十字形组合超声阵列贴片（CCUA-Patch）。该贴片结合固定双平面成像、纵向图像拼接与自粘水凝胶耦合，实现免手持、非侵入式膀胱容量测量，为连续监测提供了新的技术路径。相关成果以“A Cross-Shaped Combined Ultrasound Array Patch for Continuous Bladder Volume Monitoring”为题发表于Photoacoustics期刊。
图1. CCUA-Patch的结构与工作原理示意图。
膀胱容量是评估下尿路功能的重要指标。导尿法具有侵入性，并存在感染风险；常规超声虽安全便捷，但依赖操作者手持探头寻找合适截面，并反复调整位置和角度，难以满足居家、连续监测需求。此外，膀胱高度充盈时，单个线阵探头视野有限，可能无法完整显示膀胱轮廓，影响容量测量。
针对上述问题，团队将三组各含64个阵元的线阵按十字形排布。其中，两组纵向阵列位于同一矢状平面，通过轮廓分割、特征识别与图像拼接扩展成像视野；一组横向阵列获取横断面图像。三组阵列分时扫描，无需旋转探头即可采集双平面信息。
阵列工作中心频率约为2.5 MHz。贴片底部集成2 mm厚自粘水凝胶，无需传统液态耦合剂即可贴附皮肤并提供声学耦合。贴片尺寸约为76.42 mm×30.20 mm，重量为23.07 g，可贴附于下腹部进行免手持测量。
图2. CCUA-Patch实物及下腹部佩戴状态。
在组织仿体实验中，CCUA-Patch与商业手持超声探头测得的模拟膀胱体积相差0.89 mL。团队进一步在10名健康志愿者中开展实验，覆盖膀胱充盈和小容量两种状态。结果显示，贴片可获取横断面和矢状面图像，并通过纵向图像拼接补全大容量膀胱轮廓，容量测量结果与商业超声设备具有较好一致性。
图3. CCUA-Patch在大容量膀胱中的成像、轮廓提取与尺寸测量结果。
该工作验证了十字形组合阵列用于膀胱容量测量的可行性，有助于减少对手持操作和探头调整的依赖。未来结合智能图像分析与低功耗电子技术，有望用于尿潴留预警、术后排尿功能评估及神经源性膀胱患者的长期管理，其长期连续监测性能及临床适用性仍需进一步验证。
上海科技大学生物医学工程学院硕士研究生李子琪为论文第一作者，彭畅教授为唯一通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213597926000881
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