当患者接受小肠切除手术后，医生最担忧的便是肠道动力障碍等并发症。传统监测手段如CT、MRI虽成像清晰，但成本高昂且无法频繁使用；而普通超声又因肠道组织反射微弱难以捕捉有效信号。如何实现安全、长期的术后监测？华中科技大学集成电路学院臧剑锋、唐瀚川团队的最新突破给出了答案。

研究成果以“Biodegradable ultrasound contrast tape for tracing intestinal motility"为题发表在《Nature Communications》上，成功研制可生物降解超声造影胶带（BioUCT），第一作者为华中科技大学博士毕业生田野、杨月莹、华中科技大学同济医学院附属同济医院博士后王佳鑫，通讯作者为臧剑锋教授、唐瀚川副教授。

这款柔软仅1毫米厚的 “智能胶带"采用摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)3D打印技术（nanoArch® S140，精度：10μm）加工模具后，经水凝胶翻模制备而成。它能像创可贴一样牢固贴合在肠道表面，通过内部设计的周期性微气囊结构，将超声波反射率提升至90%以上，使肠道在超声图像中亮度显著提高40dB（相当于回波信号幅度提升约1万倍）。

图1. 用于超声对比成像的BioUCT设计。

技术突破

①革命性成像性能：从“看不见"到“高清追踪"

• 强声学反射（图2a-b）

通过周期性微气囊设计，BioUCT在体外测试的2MHz超声下实现57dB频谱信号增幅（较普通水凝胶），在实际动物实验中将B超图像亮度提升30dB，使肠道轮廓清晰显现（图2b）。时/频域分析显示其回声强度远超软组织（图2a），解决了肠道超声的信噪比受肠道“弱反射"限制的核心痛点。

• 抗形变稳定性（图2f-g）

在50%拉伸及90°弯曲状态下（模拟肠道蠕动），B超/M超成像亮度波动<5%（图2f），相位监测波形稳定（图2g），确保动态监测可靠性。

• 大角度成像能力（图2c-e）

探头在深度（5-25cm）、角度（±30°）、水平位移（±20mm）变化时，图像亮度标准差<1.5dB（*n*=3），适配临床操作误差。

图2. BioUCT的超声对比成像性能。

② 智能生物适配：像“第二层生物表皮"一样工作

• 强力粘附与抗脱落（图3a-b）

离体猪肠实验证实，BioUCT与肠壁界面韧性达200 J/m²（相当于外科缝合强度），48小时内粘附稳定性>95%（图3b）。拉力测试中可承受10N以上牵拉（图3a），远超肠道蠕动产生的生理应力（通常<2N）。

• 精准降解调控（图3e-g）

通过调节PVA/CMC水凝胶结晶度，实现10%-90%的可控降解速率（120天内），且降解过程中杨氏模量保持15-35kPa（图3g），始终匹配软组织力学特性，避免器官损伤。

图3. BioUCT的离体展示。

③ 离体验证临床价值：动态追踪不再是难题

• 显著提升诊断灵敏度（图3c-d）

贴附BioUCT的离体猪肠在B超图像中亮度提升33dB（图3c），相当于将传统超声的“模糊阴影"变为“高清影像"。M超动态成像成功捕捉模拟肠蠕动轨迹（图3d），为量化肠道运动提供新工具。

• 跨器官普适性（补充图18）

在猪心、胃等器官同样实现>30dB亮度提升，证实技术可扩展性。

图4. BioUCT的生物相容性。

应用场景

在对猪肠道蠕动幅度监测的验证实验中，操作人员通过临床通用的超声成像设备成功追踪到服药前后肠蠕动幅度的变化（3.13mm→7.59mm）。该技术未来可结合可穿戴超声设备，实现患者居家监测，特别适用于：

• 小肠切除术后并发症预警慢性肠梗阻患者长期管理胃肠动力药效评估

图5. 通过BioUCT进行活体动物肠道运动监测。

总结

文章提出的BioUCT解决了植入式器件“软硬不可兼得"的难题——既要足够柔软以贴合器官，又要高效反射超声波。本文的全水凝胶设计实现了两者平衡。该技术平台还可拓展至胃部、膀胱等器官监测，并与智能水凝胶结合，未来有望实现对体内pH值、炎症因子等指标的超声可视化监控。