近日，上海科技大学生物医学工程学院彭畅课题组成功开发出一款具有临床应用前景的柔性可穿戴螺旋超声贴片，为非侵入性治疗糖尿病神经性疼痛提供了全新解决方案。研究成果以“A wearable spiral ultrasound patch for focused ultrasound peripheral neuromodulation of diabetic neuropathic pain” 为题发表于Cell Reports Physical Science。这项创新技术与国际现有的药物和手术治疗方案相比，突破了现有疗法存在的药物依赖、手术创伤等诸多局限。
研究团队采用独特的结构设计和先进的制造工艺，在仅3.5 cm × 4 cm ×1.5 mm的微型贴片中集成了41个谐振频率为1.5 MHz的超声换能单元（单个1.2 mm × 1.2 mm × 1.5 mm）。通过巧妙的螺旋叶序阵列排布方式，实现了三大技术突破：一是无需使用复杂的相控延时系统即可达到自然声波聚焦效果；二是聚焦性能较传统二维阵列提升；三是显著降低了困扰传统系统的栅瓣干扰问题。贴片整体重量控制在9.05 g，具备优异的柔韧性和便携性，能完美贴合人体皮肤表面开展长期治疗。
在曲率半径为9.17 cm的曲面测试中，该超声贴片展现出优异的性能指标：自然聚焦深度达10.5 mm，声压0.45 MPa，声强Ispta277 mW/cm2, 声强Isppa357 mW/cm2，焦点处能够升温6.2 ℃。在糖尿病足大鼠模型中开展的疗效验证显示，相较于阴性对照，经过两周超声治疗的大鼠，其机械性痛觉阈值和热痛觉阈值都得到了显著的提升，且生物安全性实验表明设备对神经组织和细胞无不良影响。
这项研究首次将柔性电子技术与精准超声调控完美结合，为糖尿病神经病变患者带来了无痛、无创的全新治疗选择。其潜在的临床转化价值不仅限于止痛效果，更为探索神经调控机制提供了创新研究平台，展现出广阔的应用前景。
图1. 可穿戴螺旋超声贴片的结构概览。
图2. 大鼠实验的设计与行为学测试结果。
上海科技大学助理教授彭畅为通讯作者，彭畅课题组博士研究生浦聪和2021级硕士研究生付奔为共同第一作者，上海科技大学为第一完成单位。
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