突破性的超声方法可以检测人体组织中的张力

诊断用超声设备通常用来确定组织或器官的功能是否正常。无创诊断性超声波可用于检查腹部、乳房、肾脏、骨盆、甲状腺、肌肉和骨骼以及血流。虽然超声为诊断和治疗各种疾病和状况提供了宝贵的信息，但它也有局限性。

其中之一是超声无法测量人体组织的紧张程度。这促使谢菲尔德大学的研究人员与哈佛大学、清华大学和高威大学的研究人员合作，开发了一种新的超声波技术，可以区分僵硬的组织和处于紧张状态的组织。

该研究的作者之一Artur Gower博士说："当你去医院时，医生可能会使用超声波设备来创建一个器官的图像，如你的肝脏，或你身体的另一部分，如肠道，以帮助他们探索一个问题的原因。现在用于医疗保健的超声检查的局限性之一是，仅凭图像不足以诊断你的任何组织是否有异常。"

人体组织能够感知并应对机械压力，相应地调整其形状。日常肌肉收缩的力量增加了这种压力，这意味着所有活体组织都处于机械压力之下，即使它们处于休息状态。机械应力也影响人工软材料，如可穿戴和可植入的软生物电子。

组织和人工软材料中的应力测量对于确定正常功能是很重要的，但测量起来很有挑战性，所以研究人员从声弹性效应中寻找答案。声弹性原理，简单地说，就是：张力越大，声波传播越快。

研究人员采用了一种通常用于测量铁路沿线张力的技术，向不同方向发出了两个声波，利用他们开发的数学理论将张力与声波的速度联系起来。他们使用了一种叫做剪切波的特殊类型的波，这种弹性波可以在物体的体内移动，与表面波不同。通过使用剪切波，他们能够成功地测量张力，首先在水凝胶内，然后在猪的骨骼肌内。

这是第一个能够测量任何类型软组织张力的超声方法，研究人员对其潜在用途感到兴奋。

Gower说："我们在研究中所做的是开发一种使用超声波测量组织中张力水平的新方法。这种水平的细节可以告诉我们组织是否异常，或者是否受到疤痕或疾病的影响。这项技术是第一次可以用超声波来测量组织内部的力量，它现在可以用来建造能够更早诊断异常组织和疾病的新型超声波机器。"

除了在医疗保健方面的潜力，研究人员认为该方法将在其他学科中得到应用，如生物医学工程、生物学和软物质物理学。

该研究发表在《科学进展》杂志上。