外周組織（從皮膚到皮下層）的生物力學特性對于理解疾病進展和制定治療策略至關重要。能夠以無創或微創方式獲取這些組織信息的技術在推動生物醫學研究和臨床應用方面具有變革潛力。
對組織硬度進行縱向監測能夠在較長時間內跟蹤病理變化，適用于系統性硬化、瘢痕增生、創傷愈合和外周水腫等情況。這些信息對于評估疾病進展和定制慢性疾病（如皮膚癌和乳腺癌）的治療策略極為寶貴。
相比之下，連續監測能夠提供實時、高頻率的測量，從而對組織生物力學進行動態評估。這種方法尤其適用于捕捉帕金森病、中風和腦癱等神經系統疾病中的肌肉動力學變化，在這些情況下，實時反饋能夠為個性化干預和康復提供指導。除了臨床應用外，組織硬度的連續監測還能用于疲勞管理、損傷預防和運動科學中的表現優化。
此外，可穿戴輔助機器人（如便攜式外骨骼）依賴實時硬度數據來優化力矩控制和調節組織受力，從而提升功能表現。
盡管縱向和連續監測組織硬度具有顯著優勢，但現有的無創技術在實際動態應用中仍面臨挑戰。
傳統的組織力學定量評估系統通常體積龐大或需要有線連接，且依賴人工操作或頻繁校準，因此限制了患者的活動性和長期使用的便利性。近期，可穿戴技術的進步開始解決這些問題，使得皮膚集成的組織力學和聲學檢測成為可能。這些創新包括利用振動力學評估淺層組織（<1 cm）的硬度的小型化裝置。
基于波動力學的裝置進一步擴展了檢測深度（>1 cm）的能力。例如，基于慣性測量單元（IMU）的可穿戴裝置能夠通過測量腱中的剪切波傳播來檢測硬度變化；可拉伸或生物粘附的超聲陣列實現了可穿戴的剪切波彈性成像（SWE），從而對深層組織進行模量成像。
盡管取得了這些進展，但現有可穿戴技術在自然狀態下的應用仍受到系統復雜性、成本和能耗的限制。這些不足凸顯了開發低剖面、專門為動態環境下組織硬度監測而設計的可穿戴系統的必要性，該系統需在性能、效率和實用性之間實現平衡。
在此，杜克大學Xiaoyue Ni團隊、新國大Changsheng Wu以及西北大學John A. Rogers院士攜手提出了一種無線機械-聲學波（MAW）傳感系統，用于可穿戴彈性成像，從而解決現有技術的不足。該裝置基于優化的機械-聲學傳感平臺，能夠與皮膚緊密貼合，在動態環境中實現穩定檢測。
裝置采用一對基于微機電系統（MEMS）的IMU，來探測由皮膚貼附的振動激勵器產生的寬帶（<800 Hz）彈性波，并通過自動化算法對表面波進行頻譜分析，從色散關系計算深度相關的硬度。該方法的獨特之處在于能夠在動態條件下測量空間平均的組織硬度，優先提供實時反饋，而不是解析局部組織的非均勻性，從而顯著降低數據采集和計算需求。
該系統的關鍵進展包括：（i）無線、皮膚集成的MAW傳感系統；（ii）用于體表表面波色散分析的信號處理算法；（iii）建立雙層結構中組織硬度與表面波速之間關系的力學模型和尺度律；
（iv）自動化雙層硬度計算流程，從而簡化動態監測的操作過程。該系統已被證明能夠有效跟蹤仿體組織的局部硬度變化，監測磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）注入后豬組織的軟化過程，并檢測運動過程中人體骨骼肌的硬化。
該平臺具有變革性應用前景，可廣泛服務于醫學、康復和運動科學，為在動態環境下進行組織的縱向或連續監測鋪平道路。