新方法使用超声波来测量肺部的液体

一组工程和医学研究人员已经找到了一种利用超声波监测肺部液体水平的方法，提供了一种无创的方法来跟踪治疗肺水肿的进展 - 肺部液体 - 通常发生在充血性心力衰竭患者身上。该方法已在大鼠中得到证实，也有助于诊断肺部的瘢痕形成或纤维化。

“从历史上看，很难使用超声波来收集肺部的定量信息，因为超声波不会通过空气传播 - 肺部充满空气，”北卡罗来纳州机械工程助理教授玛丽·穆勒说。州立大学和一份关于这项工作的论文的合着者。“但是，我们已经能够利用肺部气囊的反射特性来计算肺部的液体量。”

当超声波穿过身体时，每个波浪的大部分能量都会穿过组织。但其中一些能量反映为回声。通过监测这些回波，超声扫描仪能够产生波通过的组织的图像。所有这些都发生在微秒内。

但是当超声波撞击空气时，所有的能量都会被反射出来 - 这就是为什么肺部的超声图像看起来像一个大的灰色斑点，对医疗保健提供者来说几乎没有什么有用的信息。虽然有一些技术可以让用户确定患者是否患有肺水肿，但这些技术仍无法判断患者体内有多少液体。

这就是Muller的团队进入的地方。

当超声波击中肺部或肺泡的气囊时，它们会散开。那些散射的波浪撞到了其他气穴，进一步散开。这种弹跳过程意味着超声波的回声需要更长时间才能反弹回超声波机器 - 尽管它仍以微秒为单位进行测量。这就是为什么肺看起来像超声波扫描仪的灰色斑点。

但是没有两个超声波采用相同的路径 - 当它们穿过肺部时，它们可能在不同的方向上反弹。因此，他们的回声需要不同的时间才能返回扫描仪。通过观察所有的回声，以及这些回声如何随着时间的推移而变化，Muller和她的合作者能够计算气穴之间的空间充满流体的程度。

为了测试他们的方法，研究人员使用大鼠和大鼠肺组织进行了两组实验。

在第一组实验中，研究人员使用注射了生理盐水溶液的大鼠肺组织来模拟充满液体的肺组织。新方法允许研究人员将肺中的液体量量化为1毫升。

在第二组实验中，研究人员发现大鼠体液充盈和健康肺之间存在显着差异。具体来说，研究人员正在计算两个“散射事件”之间的平均距离 - 或者超声波在两个气穴之间传播的距离。

对于充满液体的肺，平均距离为1,040微米，而健康肺中的平均距离仅为332微米。

“这很重要，因为人们可能会追踪这个平均距离值，以此来确定肺水肿治疗的效果，”穆勒说。

该技术利用传统的超声扫描设备，尽管研究人员使用的算法需要结合到超声软件中。

“总的来说，成本可能与现有的超声波监测应用相当，”穆勒说。

研究人员目前正在开展两项试验：人体临床研究和兽医临床研究。

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