文章导读
每年200万女性确诊乳腺癌，活检后的组织标记是决定手术精度的关键。但传统标记物要么不可降解，要么在B超下难以分辨，导致医生常需依赖经验猜位置——直到现在。华科大团队研发出一种全水凝胶“超声指纹”标记物，小到能通过18G穿刺针注入，却能在超声图像中自动显示为特征色块。更颠覆的是，它完全可降解，且每个病灶可拥有独一“指纹”。这背后的设计原理，或许会让你发现：未来的超声诊断，将不再只是黑白图像。
— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。
5月22日，集成电路学院臧剑锋、唐瀚川团队在《科学进展》（Science Advances）上发表了题为“可生物降解超结构水凝胶植入物实现带隙超声组织标记（Bandgap-enabled ultrasound tissue marking by a biodegradable metastructured hydrogel implant）”的研究论文，提出一种全水凝胶、可降解、可经18G穿刺针注射的超声组织标记物。臧剑锋教授、唐瀚川副教授为通讯作者，2023级博士生潘章琪为第一作者。集成电路学院为第一完成单位。
全球每年有超过200万女性被确诊为乳腺癌，这是女性发病率最高的恶性肿瘤。在乳腺癌的诊疗过程中，活检后进行组织标记是多项国际指南推荐的标准流程，医生需要在病灶部位植入一个标记物，以便后续随访和手术时能够使用影像学手段准确定位。
研究提出一种具有“超声指纹”的组织标记物。团队在水凝胶中填充空气柱微腔阵列得到超结构水凝胶（超凝胶），通过设计几何参数调控声学带隙，使得这些微腔如同一组“微型音叉”，当超声波照射时，每一组微腔都会在相应扫描线上反射出特定频率的回波。在成像端，研究团队开发了频谱超声成像技术：通过对感兴趣区域进行线扫描，获取时域回波信号，经过快速傅里叶变换后提取频率特征，最后将频率映射为颜色，叠加在常规B超图像上。如此一来，超凝胶标记物以特征色块的形式清晰呈现，医生可以直观定位，不再依赖经验判断。
在保证辨识性的同时，团队将标记物尺寸做到了仅1.5×1×1 mm³，能够通过临床常用的18G穿刺针直接植入，大幅降低了对患者的创伤。多个标记物可被设计具有独一无二的“超声指纹”，实现多病灶的可区分性标记。
研究团队通过在猪体内进行为期6周的植入实验，标记物被成功植入真实乳腺组织，在超声引导下定位清晰。即使在存在大量高回声组织的背景干扰下，特征颜色依然能够从B超图像中脱颖而出，与高回声干扰形成鲜明对比。五秒内的连续监测显示，标记物的频率指纹在呼吸、心跳等生理扰动下保持相对稳定，满足临床随访的使用需求。
研究工作不仅突破了乳腺组织标记领域一直未能实现的目标——提出一种完全柔性、完全可降解、且具有强辨识性的组织标记物，为乳腺癌的精准诊断与治疗提供了全新的解决方案；也为无创的早期病理识别和个性化健康管理提供全新的技术路径。未来，该技术有望被用于精确追踪病灶区域的细微形态学演变，通过分析与微环境相互作用下的“动态指纹”，实现更多生理参数的可视化监测。
论文链接：
https://doi.org/10.1126/sciadv.aee4419
编辑：牟梓苓霄
来稿审核：姜波
审核：万霞、史梦诗
审定发布：詹健
© 版权声明
本文由分享者转载或发布，内容仅供学习和交流，版权归原文作者所有。如有侵权，请留言联系更正或删除。
相关文章
黑科技啊，有点厉害