應對心肌梗塞、心臟衰竭及肺栓塞等致命狀況時,往往都是分秒必爭;然而,傳統超聲波檢查心肺時,常因肋骨的高阻抗特性導致聲波反射及散射,形成影像盲區,阻礙醫生即時精準判斷。香港大學(港大)工程學院機械工程系方絢萊教授領導的團隊,研發出一項人工智能驅動的「動態控制超透鏡」(MetaLens),此項全球領先的技術有望徹底解決這個困擾醫學界多年的難題,為心臟科、胸肺科及急症醫學帶來革命性突破。
突破物理限制 透視肋骨禁區
傳統超聲波檢查心臟時,醫生須從狹窄的肋骨間隙進行掃描,以避開高阻抗肋骨屏障,但此舉不僅角度受限,更難以獲得完整的心臟結構影像。若要獲得更精確的診斷,往往需轉用X光或電腦斷層掃描(CT),但這些方法帶有輻射,對孕婦或需要長期監察的患者而言並非最理想選擇,且在救護車或急症室等緊急環境下難以應用,可能延誤救治。
方教授及團隊利用前沿的「超材料」技術,成功研發出「動態控制超透鏡」(MetaLens)。這項創新技術透過微細結構,能精準調控超聲波的傳播,使其有效穿透肋骨,同時大幅減少聲波反射與散射,讓醫生能清楚觀察肋骨後方深達約10厘米的心臟瓣膜結構,無論在穿透深度、影像清晰度及診斷準確性上,均較傳統技術有顯著提升。
急症與重症護理 迎來精準新時代
此技術的臨床應用潛力巨大,尤其對於時間緊迫的急症室、加護病房(ICU)及救護車環境。醫生將不再受限於肋間角度,可直接透過肋骨取得完整、實時且高解像度的心臟影像,能更快、更準確地診斷心衰竭、心肌肥大、瓣膜病變及肺積水等多種危急病症,為患者爭分奪秒,把握黃金治療時機。
此外,新型超透鏡亦為肺部疾病篩查帶來突破。傳統超聲波難以穿透充滿空氣的肺組織及肋骨,導致早期肺結節或病變難以被發現。此技術則有望讓超聲波清晰穿透胸廓,協助醫生及早發現肺部問題,甚至在特定情況下,取代部分具輻射風險的胸部CT檢查,大大降低患者的輻射暴露風險。
料成為全球首個商業化超聲超透鏡產品
港大研究團隊已完成原理驗證、仿真模擬及臨床前實驗,有望成為全球首個成功商業化的超聲波超透鏡產品。團隊計劃下一步將技術微型化,研發可安裝於現有超聲波探頭的便攜式配件。屆時,醫護人員將可隨時隨地進行快速、無輻射的胸腔掃描,不僅有助於早期篩查心腦血管疾病,更能廣泛應用於床邊診斷及遠程醫療場景。
方絢萊教授表示:「我們的目標是利用創新的工程技術,解決臨床上的重大痛點。『動態控制超透鏡』不僅提升了影像質素,更重要的是,它讓診斷變得更精準、更安全、更即時,真正體現了以人為本的醫療理念。」
這項突破性技術不僅將提升診斷精準度與效率,更有望降低整體醫療風險與成本,為全球醫學影像領域揭開新一頁。
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