无论伤口大小或严重程度如何，人体皮肤上的伤口在愈合过程中都很难监测。活检会破坏伤口部位，且过于侵入性，无法进行常规重复监测；而大多数能够胜任此任务的医学成像设备体积庞大、价格昂贵，且已排满更紧迫的诊断任务。临床医生通常只能依靠目视检查或随时间测量伤口尺寸。
新的人工智能成像解决方案
基于与诺基亚贝尔实验室多年合作完成的研究，杜克大学的生物医学工程师们正在开发一种解决方案。他们利用定制构建的光学相干断层扫描（OCT）成像系统，结合基于对组织再生深入理解的人工智能（AI）模型，展示了能够准确、客观地测量伤口随时间愈合的进展。
通过这一新方法，研究人员还表明，一种正在开发中的用于改善伤口愈合的水凝胶，在具有更硬机械性能时效果更好。这一结果对于临床医生和研究人员而言，是一个在困难领域的一举两得的好消息。
该研究于3月20日在线发表在《细胞生物材料》期刊上。
“伤口愈合是一个复杂的过程，我们在表面看到的并不总能反映下方发生的情况，”杜克大学生物医学工程系主任、Paul M. Gross杰出教授Sharon Gerecht说。“十多年来，我的实验室一直致力于开发基于水凝胶的疗法来引导组织愈合和再生。与诺基亚贝尔实验室的合作使我们能够结合先进的光学成像和人工智能，从而获得了对生物材料如何诱导皮下愈合的前所未有的洞察。”
OCT以其在眼科护理中的作用而闻名，它能提供眼睛后部的三维图像，帮助诊断和监测视网膜疾病。现在，研究人员将这种深度分辨成像能力应用到伤口愈合中，利用光来非侵入性地可视化皮肤下的组织结构和血流。
构建OCT-AI伤口平台
然而，要将这些丰富的扫描图像转化为有意义的生物学见解，仅靠成像是不够的。解析这些信息需要能够快速解释大量复杂数据的定量工具。这正是与诺基亚贝尔实验室的合作至关重要的原因。
诺基亚贝尔实验室的研究人员在整个多年度项目中，开发了定制的OCT系统以及基于AI的分析方法，这些方法在Gerecht实验室获取的成像数据集上进行了训练。这个OCT-AI平台使团队能够超越简单的可视化，自动量化组织结构和血管动力学如何随时间演变，并客观评估愈合程度。
为了评估该技术，合作团队将其应用于用Gerecht实验室开发的水凝胶处理的小鼠伤口。为了展示该平台更广泛的研究潜力，他们比较了具有相对较软和相对较硬机械性能的水凝胶。
水凝胶测试与愈合洞察
在两周的时间里，该平台提供了关于肉芽组织（最初填充伤口的平滑、玻璃样组织）如何填充空间并成熟的详细内部观察。数据显示，较硬的水凝胶有助于在更短的时间内形成更多的初始肉芽组织，并且还帮助初始组织更快地转变为完整的再生组织。
“借助我们的开发技术，我们能够监测伤口附近的血流，并实时了解正在发生的结构和血管变化，”Gerett实验室博士后研究员、该论文的共同第一作者Jiyeon Song说。“人工智能帮助我们定量追踪这些变化，并得到更客观的结果，而不是我们试图手动分析图像。”
展望未来，该研究合作计划继续开发该平台，以期用于临床。虽然OCT-AI平台在这个相对简单的场景中证明了其价值，但要将其从监测愈合进展扩展到能够预测各种疾病状态，还需要更多工作。例如，Gerecht和她的团队计划为研究寻求资金，以构建该系统，使其能够预测糖尿病患者的慢性伤口愈合情况。
更多信息：多模态OCT结合深度学习揭示水凝胶处理伤口的体内愈合动力学，《细胞生物材料》（2026）。DOI: 10.1016/j.celbio.2026.100422
关键医学概念：光学相干断层扫描、人工智能、水凝胶（聚乙二醇二甲基丙烯酸酯）、糖尿病足溃疡
临床分类：皮肤病学、诊断放射学
由杜克大学提供
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