来源：DeepTech深科技
神经肌肉系统是人体最重要的动能系统，一旦因各类疾病出了问题，如中风、肌萎缩侧索硬化（ALS，Amyotrophic Lateral Sclerosis）以及先天性肌性斜颈等，对于患者造成的影响不容小觑。
中风是导致成年人残疾的主要原因之一，全球有超过 1 亿人因此残疾；ALS 在早期很难被发现；而先天性肌性斜颈虽然发病率不高，但如果不及时干预，可能会影响孩子一辈子的健康。
所以，我们亟需一种更有效的检测方法，以便尽早发现问题与治疗。从技术角度来看，现有的检测方法类似“单打独斗”。比如，传统超声设备可以看肌肉的结构，但它又大又硬，不适合长时间监测，而且传统超声需要医生按压检查，虽然可以用来观察内脏，但在检查肌肉时，一按压，靠近皮肤的肌肉就已经变形了，数据就会不准确。另一方面，肌电图（EMG，Electromyography）可以检测肌肉的电信号，但它只能反映功能信息，看不到结构变化。
如果两种方法单独使用，很可能因信息不全面而导致误诊。举个例子，对于先天性肌性斜颈来说，早期用超声可能看不出问题，但肌电图能发现异常。等到后期，超声又能看到肌肉纤维化的细节。所以，如果能同时检测结构和功能信息，就能更全面地了解肌肉的状态。
但是，肌肉是会变形的，而且目前还没有一种设备能同时做超声成像和肌电监测。所以，在郑海荣院士和李光林研究员的指导下，中国科学院深圳先进技术研究院的刘志远研究员、马腾研究员、田琼副研究员开始探讨：能不能设计一种新系统，把这两种检测结合起来？于是，他们开展了这项研究。
图 | 刘志远课题组（来源：刘志远）基于这项研究，研究团队制定了一系列后续计划。首先，其将优化柔性超声阵列。目前的柔性超声换能器（FUT，flexible ultrasound transducer）虽然性能不错，但研究团队希望它能更柔软、可拉伸，以便进一步提高佩戴舒适度。
不过，这面临着在 PZT 元件位置动态变化时保证高质量超声成像的挑战。研究团队计划研发真正可拉伸的超声成像阵列，以及适配的新器件系统与算法，确保在极端动态条件下，也能实现稳定、清晰的成像。
其次，其将增加 WSFP 的传感模态。在结构成像方面，考虑集成光学成像技术，获取更多肌肉结构信息；在功能监测方面，纳入血氧血流信号，更全面地了解肌肉功能状态。同时，目前缺乏可靠的结构和功能信号融合与处理方法，研究团队将重点研究这一领域，提高数据处理效率和分析准确性。
此外，其将拓展 WSFP 在更多神经肌肉疾病中的应用研究，如进一步探索其在肌萎缩侧索硬化、中风后肌肉功能恢复等方面的应用潜力，为这些疾病的治疗和康复提供更有力的支持。
总的来说，虽然研究团队已经成功研制出前端柔性传感贴片、在双模态同步采集肌肉结构与功能信息方面实现了技术突破，但仍存在一些有待完善之处。比如，现有的肌电与超声采集设备各自独立运行，且后端硬件设备体积较大。
未来，研究团队非常希望能够与临床专家、工程师以及产业界的同仁开展合作。希望能通过优化硬件设计、研发专用芯片等措施，全力推进双模态同步采集设备的小型化与集成化进程，从而让这项技术尽快从实验室走向临床应用，为患者带来更高效、精准的诊断和治疗方案。
参考资料：
1.Zhao,H. et al. In situ structural-functional synchronous dissection of dynamic neuromuscular system via an integrated multimodal wearable patch. Science Advances 11,2(2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1486
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