研究人员创建了一组可以通过超声测量的参数，以定量评估肺部的各种物理特征。他们还表明，这些参数能够在动物研究中准确诊断和评估肺部疾病的严重程度。
研究人员创建了一组可以通过超声测量的参数，以定量评估肺部的各种物理特征。他们还表明，这些参数能够在动物研究中准确诊断和评估肺部疾病的严重程度。
“疾病可以以多种方式影响肺部，”北卡罗来纳州立大学机械与航空工程副教授、该研究的共同高级作者玛丽·穆勒解释道。“它们可能会改变肺部的微观结构，改变肺组织的弹性，或影响肺部存在的液体的体积和类型等。这些变化中的每一个都可以通过超声进行量化。我们的目标是清楚地定义这些肺部特征的参数，并识别与各种肺部疾病相对应的这些参数的组合。”
“为了澄清，我们指的是每个参数的数值，”穆勒说，她也是北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程系的一部分。“对于一种疾病，如果有三个相关参数，我们将会有三个不同的数字。使用这些数字在数学公式中，我们可以生成一个生物标志物得分。这个得分不仅指示了特定健康问题的存在，还指示了其严重程度。”
研究团队生成了60个参数，以评估广泛的肺部特征，包括肺泡密度和肺部液体水平。他们还修改了现有的超声参数，这些参数最初是为其他器官设计的，以便应用于肺组织。
他们在健康大鼠和不同程度的纤维化或水肿大鼠的肺部测试了所有60个参数。纤维化是指肺组织中的疤痕，而水肿则是以肺部液体积聚为特征。
“然后，我们应用统计分析，以找出哪些参数组合与特定健康状况相关，并足够灵敏以衡量这些状况的严重程度，”穆勒解释道。
分析显示，仅需五个参数即可评估纤维化和水肿：三个用于纤维化，两个用于水肿。
“许多诊断工具的问题之一是它们通常必须平衡灵敏度和特异性，”穆勒提到。“一个高度敏感的测试可能可靠地检测出问题，但会导致许多假阳性。相反，一个非常特异的测试很少报告假阳性，但可能会忽视几个它应该识别的健康问题，或者可能很难评估特定疾病的严重程度。”
“我们对这一新的诊断工具感到兴奋，因为它同时实现了高灵敏度和高特异性，”穆勒补充道。“由于我们使用了多个参数，我们能够实现这种平衡。”
为了评估这一新诊断工具的灵敏度，团队监测了接受纤维化治疗的大鼠。随着这些大鼠接受治疗，该工具能够有效跟踪它们的肺组织的改善情况。
研究人员还创建了用于处理数据的软件，可以与现有的超声设备配合使用，以获取每个参数的数值并计算水肿和纤维化的生物标志物得分。
“我们已经确认这种方法在大鼠模型中有效，”穆勒表示。“接下来的步骤将涉及计算机模拟、实验室测试和进一步的动物模型评估，以确保当超声必须穿透较厚的胸壁时，这项技术仍然可行。如果成功，我们会寻求临床试验。”
“此外，由于我们已建立了60个参数——这是一个相当大的数量——我们希望这种方法最终能识别出各种其他肺部疾病的诊断生物标志物。”
