外周组织（从皮肤到皮下层）的生物力学特性对于理解疾病进展和制定治疗策略至关重要。能够以无创或微创方式获取这些组织信息的技术在推动生物医学研究和临床应用方面具有变革潜力。

对组织硬度进行纵向监测能够在较长时间内跟踪病理变化，适用于系统性硬化、瘢痕增生、创伤愈合和外周水肿等情况。这些信息对于评估疾病进展和定制慢性疾病（如皮肤癌和乳腺癌）的治疗策略极为宝贵。

相比之下，连续监测能够提供实时、高频率的测量，从而对组织生物力学进行动态评估。这种方法尤其适用于捕捉帕金森病、中风和脑瘫等神经系统疾病中的肌肉动力学变化，在这些情况下，实时反馈能够为个性化干预和康复提供指导。除了临床应用外，组织硬度的连续监测还能用于疲劳管理、损伤预防和运动科学中的表现优化。

此外，可穿戴辅助机器人（如便携式外骨骼）依赖实时硬度数据来优化力矩控制和调节组织受力，从而提升功能表现。

尽管纵向和连续监测组织硬度具有显著优势，但现有的无创技术在实际动态应用中仍面临挑战。

传统的组织力学定量评估系统通常体积庞大或需要有线连接，且依赖人工操作或频繁校准，因此限制了患者的活动性和长期使用的便利性。近期，可穿戴技术的进步开始解决这些问题，使得皮肤集成的组织力学和声学检测成为可能。这些创新包括利用振动力学评估浅层组织（<1 cm）的硬度的小型化装置。

基于波动力学的装置进一步扩展了检测深度（>1 cm）的能力。例如，基于惯性测量单元（IMU）的可穿戴装置能够通过测量腱中的剪切波传播来检测硬度变化；可拉伸或生物粘附的超声阵列实现了可穿戴的剪切波弹性成像（SWE），从而对深层组织进行模量成像。

尽管取得了这些进展，但现有可穿戴技术在自然状态下的应用仍受到系统复杂性、成本和能耗的限制。这些不足凸显了开发低剖面、专门为动态环境下组织硬度监测而设计的可穿戴系统的必要性，该系统需在性能、效率和实用性之间实现平衡。

在此，杜克大学Xiaoyue Ni团队、新国大Changsheng Wu以及西北大学John A. Rogers院士携手提出了一种无线机械-声学波（MAW）传感系统，用于可穿戴弹性成像，从而解决现有技术的不足。该装置基于优化的机械-声学传感平台，能够与皮肤紧密贴合，在动态环境中实现稳定检测。

装置采用一对基于微机电系统（MEMS）的IMU，来探测由皮肤贴附的振动激励器产生的宽带（<800 Hz）弹性波，并通过自动化算法对表面波进行频谱分析，从色散关系计算深度相关的硬度。该方法的独特之处在于能够在动态条件下测量空间平均的组织硬度，优先提供实时反馈，而不是解析局部组织的非均匀性，从而显著降低数据采集和计算需求。

该系统的关键进展包括：（i）无线、皮肤集成的MAW传感系统；（ii）用于体表表面波色散分析的信号处理算法；（iii）建立双层结构中组织硬度与表面波速之间关系的力学模型和尺度律；

（iv）自动化双层硬度计算流程，从而简化动态监测的操作过程。该系统已被证明能够有效跟踪仿体组织的局部硬度变化，监测磷酸盐缓冲盐水（PBS）注入后猪组织的软化过程，并检测运动过程中人体骨骼肌的硬化。

该平台具有变革性应用前景，可广泛服务于医学、康复和运动科学，为在动态环境下进行组织的纵向或连续监测铺平道路。