突破性成果！智能手机驱动的脉冲射频能量疗法：加速皮肤伤口愈合的创新方案

为解决传统 PRFE 设备的局限，新加坡国立大学的研究人员开展了智能手机驱动的 PRFE 治疗研究。结果显示该疗法能加速伤口愈合。这一成果为伤口治疗带来新方案，极具科研价值，推荐大家阅读。

　　

新加坡国立大学（National University of Singapore）电气与计算机工程系的 Mengxia Yu 等人在《npj | digital medicine》期刊上发表了题为 “Smartphone administered pulsed radio frequency energy therapy for expedited cutaneous wound healing” 的论文。这篇论文在皮肤伤口治疗领域意义重大，为解决传统治疗方式的局限提供了创新方案，有望推动伤口治疗技术的革新，改善患者的治疗体验与康复效果。

研究背景

皮肤伤口是日常生活中极为常见的损伤，寻求有效且价格亲民的治疗方法一直是医学领域的重要课题。传统绷带虽在伤口处理中应用广泛，但在复杂环境下效果受限。电疗（如电刺激（ES）、近红外（NIR）辐射和脉冲射频能量（PRFE）治疗）作为新兴的辅助治疗手段，展现出一定潜力，但现有电疗设备存在诸多不足。例如，部分设备笨重，依赖电池驱动的金属部件，不仅使用不便，还可能引发不适和金属诱导感染风险；治疗时需金属电极直接接触皮肤，治疗时间长，电路复杂，且缺乏灵活性，大大降低了患者的依从性和对不同伤口类型的适应性。

在众多电疗方法中，PRFE 疗法备受关注，它能通过增强组织内的内源性电场来刺激细胞增殖，促进伤口愈合，在术后恢复、慢性溃疡治疗等方面应用广泛。然而，传统的 PRFE 设备通常结构庞大，需要稳定的电源或大容量电池供电，电路复杂且成本高昂（如 Provant Therapy System，尺寸达 35.1×26.2×15.2 cm，重达 4535.9 g，成本超 20,000 美元），操作程序繁琐，这使得它们大多只能局限于临床使用，无法满足日常家庭护理以及无法前往医疗机构患者的需求。因此，开发一种灵活、低成本、便于使用的 PRFE 治疗方法迫在眉睫。

研究方法

为解决上述问题，研究团队开发了一款名为 “PRFE - Bandage” 的便捷设备，它由柔性电子绷带和智能手机组成。该绷带结构精巧，仅包含 NFC 倍频器（NFD）和射频能量辐射器（RER）这两个无源组件，构建在高度柔性且防水的聚酰亚胺（PI）基板上。NFD 能将智能手机 NFC 功能发出的 13.56MHz 信号转换为 27.12MHz 的载波，这个频率处于工业、科学和医疗（ISM）频段，也是美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗设备的频段。RER 则负责将能量辐射到伤口部位，其独特的环形电极设计，能有效将能量集中在伤口处。整个绷带被无菌、粘性的水凝胶覆盖，不仅能确保与伤口紧密贴合，还能降低感染风险。

研究人员利用电磁仿真软件对整个 PRFE 装置进行建模和优化，模拟不同传输 - 接收天线距离下的电磁性能和能量收集能力，找到最佳工作设置，以实现最大功率传输效率。同时，通过有限元分析（FEA）对 RER 电极在皮肤伤口模型周围产生的电场分布进行模拟，深入了解其对伤口愈合的影响。

在动物实验方面，研究人员构建了两组大鼠全层皮肤伤口模型，分别为圆形（直径 10mm）和线性（长度 10mm）伤口。每只大鼠背部设置两个伤口，一个用 PRFE - Bandage 进行治疗，另一个作为对照，用无菌、透气且电磁屏蔽的敷料覆盖。通过智能手机 APP 控制 PRFE 治疗的模式和时间，观察伤口愈合情况，并对伤口组织进行组织学分析和免疫荧光染色，以评估伤口愈合效果、上皮再生、组织再生和血管生成情况。

研究结果

1. PRFE - Bandage 的结构与性能：PRFE - Bandage 具有超薄、无电池、高度灵活的特点，可根据伤口形状定制。其尺寸小巧（面积仅 13.5 ，重量 0.34g），制造成本极低（约 1 美元），治疗时间短（每天 1 小时）。与传统临床 PRFE 治疗设备相比，优势明显。
2. 脉冲射频波生成与治疗模式：当 PRFE - Bandage 处于智能手机 NFC 读取范围内时，RER 能产生稳定的 27.12MHz 载波脉冲信号。研究人员开发的智能手机 APP 可控制脉冲占空比，预设了两种治疗模式。Mode 1 的 NFC 信号 “开” 时间为 30ms，“关” 时间为 70ms；Mode 2 的 “开” 时间延长至 60ms，“关” 时间缩短至 40ms。实验表明，NFD 能有效将 13.56MHz 的 NFC 载波转换为 27.12MHz 的整流载波，满足临床 PRFE 治疗的波形要求。
3. 射频性能优化：通过电磁仿真优化，配对线圈在 10mm 距离处实现了最小的 | S11 | 值（ - 57dB），|S12 | 参数在 13.56MHz 谐振频率处达到最大值，实现了最佳能量传输。Q 因子在皮肤组织环境下也得到优化，与在空气中的值相近，确保了无线通信带宽和能量收集效率的平衡。
4. 电场模拟与治疗效果：对 RER 电极周围皮肤伤口的电场模拟显示，在表皮和真皮层下方，RER 电极产生的局部最大电场强度约为 4000V/m，在血液区域约为 2500V/m，远高于先前报道的用于皮肤刺激的电极产生的电场强度。这表明 RER 电极能实现更聚焦的刺激，有效促进伤口愈合。在动物实验中，PRFE 治疗组的伤口愈合速度明显快于对照组，伤口面积缩小更快，伤口闭合率显著提高。Mode 2 的治疗效果优于 Mode 1，圆形伤口的相对伤口闭合率 AUC 值，Mode 1 为 3.127，Mode 2 为 3.883；线性伤口的 AUC 值，Mode 1 为 2.921，Mode 2 为 3.302。
5. 组织学与免疫荧光分析结果：组织学分析显示，PRFE 治疗组的伤口在第 16 天表现出更厚的表皮层（PRFE - C 组为 122±4μm，对照组为 75±2μm，P<0.001），疤痕面积更小，表明上皮再生和皮肤延展性得到增强。免疫荧光染色结果表明，PRFE 治疗组的 CD31 和 α - SMA 表达水平显著升高，意味着血管生成增加，微血管密度增大。

研究结论与讨论

这项研究成功开发了一种基于智能手机的低成本 PRFE - Bandage，有效克服了传统 PRFE 设备的诸多局限。通过电磁场测量和动物实验验证，该设备在伤口治疗方面表现出色，能显著加速伤口愈合，促进上皮再生和血管生成。与现有设备相比，它在尺寸、重量、治疗时间和成本等方面具有明显优势，为患者提供了更便捷、个性化的治疗选择。

然而，研究也指出了一些需要进一步优化的方向。例如，设备使用的聚酰亚胺保护层透气性有限，未来需探索如织物基等替代材料，以提升用户舒适度；当前每天 1 小时的连续治疗方案在实际应用中的便利性有待提高，可通过设计辅助设备或调整治疗时间表来解决；虽然 Mode 2 表现出更好的治疗效果，但具体的剂量 - 反应关系尚未明确，还需深入研究以优化治疗参数。

总体而言，PRFE - Bandage 的出现为皮肤伤口治疗带来了新的希望，它有效填补了临床疗效与患者便利性之间的差距。未来的临床研究将进一步评估其经济可行性、耐用性以及电子元件进一步小型化的潜力。随着技术的不断完善，这款设备有望在伤口治疗领域得到广泛应用，为更多患者带来福音，推动皮肤伤口治疗技术迈向新的高度。