超音波醫學影像的發展

有照過超音波影像嗎?可能不少人在做健康檢查的時候,都有做過。如果沒有,至少在媽媽肚子裡的時候,就照過超音波了。超音波醫學影像的技術,無論是在超音波探頭的核心,也就是傳感器(transducer),或者將接收到的訊號做訊號處理,可說業界已經有相當的經驗。近幾年,產業上開始將超音波設備小型化,朝向攜帶式產品發展,以達到定點照護,也就是定點/重點照護超音波(Point of Care Ultrasound, POCUS)的應用;更有不少新的設計,將這種攜帶式超音波探頭,結合智慧手機App,影像上傳雲端,最後以人工智慧(Artificial Intelligent, AI)來判讀影像,做一系列的整合。在Amazon上搜尋handheld ultrasound,可以發現有幾款選擇呢!

沒有輻射,較能被接受

超音波的影像原理,因為沒有輻射,在臨床上較容易被受測者接受,也因此被應用於需要多次照超音波取得影像,或者對X-ray的輻射有所顧慮的狀況。未來是不是大家都能人手一支超音波儀器?看似已經發展得相當好的超音波技術,還有什麼可突破的地方?

超音波影像怎麼生成

傳統的超音波影像,由以下幾個步驟完成。1)探頭發出超音波,傳到待測的組織,2)待測組織,根據材質本身特性、密度的不同,反射超音波訊號,3)探頭內的接收器接收訊號,將這些訊號轉成電訊號,4)傳到電腦做訊號處理,再顯示成影像。探頭內的傳感器,能夠發出和接受超音波,由壓電晶體陣列所組成,扮演舉足輕重的角色,當然不便宜。

超音波影像,以電腦處理電訊號再顯示。
超音波影像,以電腦處理電訊號再顯示。Credit: [email protected] CC Public Domain Mark 1.0

加入OLED來顯示影像

北卡羅來納州立大學(North Carolina State University) 的研究人員,近期在ACS Appl. Mater. Interfaces發表一篇研究成果,將超音波觸及待測組織後,反射的訊號,直接在顯示器顯示出來,不再經過接收器轉換超音波訊號為電訊號,也不經過軟體做訊號處理。這篇研究的方法,是結合壓電晶體(Piezoelectric Crystal)和有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode, OLED),利用超音波觸擊壓電晶體產生的電壓,來點亮OLED,讓影像直接顯示在OLED技術的顯示器上。這篇研究的通訊作者提到,這樣的方式可以降低超音波探頭的成本,因為傳統的超音波探頭需要數千個傳感器陣列單元,而結合壓電晶體和OLED設計,同時具有「接收&顯示」的功能,成本可以低到$100美元。

這項研究,目前在初步實現產品設計概念的階段,商品化後,是不是真的可以有較低的製造成本,同時保有原來的影像品質,還不知道。不過OLED技術的顯示器應用於醫療器材上,到是一個可以思考的方向。畢竟OLED面板在2020之後,即將成為手機顯示的主流,除了消費電子產品外,醫材產品,是不是也有OLED應用的機會呢?

圖片來源:131015 Visual Sound! Pete@Flicker CC Public Domain Mark 1.0
文章參考:ACS Appl. Mater. Interfaces



作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。