斯坦福大學(xué)開發(fā)新型可降解血流傳感器?可檢查血管是否堵塞

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，《自然生物醫(yī)學(xué)工程》(Nature Biomedical Engineering)雜志近日?qǐng)?bào)道，美國斯坦福大學(xué)（Stanford University）的研究人員開發(fā)了一種新型的可生物降解、無電池、無線傳感器，它可以幫助醫(yī)生監(jiān)控動(dòng)脈中的血液流動(dòng)，提高手術(shù)成功率。

“血流測(cè)量對(duì)于醫(yī)學(xué)許多專業(yè)至關(guān)重要，因此這款無線可生物降解傳感器可能會(huì)影響血管、移植、整形重建和心臟手術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，”外科助理教授、該論文高級(jí)作者、醫(yī)學(xué)博士Paige Fox 說，“當(dāng)我們?cè)噲D應(yīng)對(duì)整個(gè)灣區(qū)、中央山谷及其他地區(qū)的患者時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)將使我們能夠在不需要面對(duì)面問診或測(cè)試的情況下擴(kuò)展我們的護(hù)理能力。”

監(jiān)測(cè)血管手術(shù)充滿挑戰(zhàn)，因?yàn)檠艹鰡栴}所表現(xiàn)出來的癥狀往往來得太晚。到那時(shí)，患者通常需要進(jìn)行額外的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)?shù)氖中g(shù)。這款新的傳感器可以幫助醫(yī)生遠(yuǎn)程密切關(guān)注術(shù)后恢復(fù)中的血管，為早期干預(yù)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

無線監(jiān)測(cè)血管阻塞

將這款傳感器緊密包裹著處于愈合過程中的血管。在血管中，血液有節(jié)奏地流過，擠壓著血管的內(nèi)表面。隨著血管內(nèi)表面形狀的改變，傳感器存儲(chǔ)電荷的容量也發(fā)生了改變。通過位于身體外部靠近皮膚的設(shè)備，醫(yī)生能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)這一變化。這個(gè)設(shè)備與傳感器的天線進(jìn)行通信連接，獲取一個(gè)讀數(shù)，類似于身份證掃描器。未來，這種設(shè)備有望發(fā)展成一種貼片的形式，或者集成到其他技術(shù)中去，例如可穿戴設(shè)備或者智能手機(jī)。

上圖描繪了這款可生物降解的壓力傳感器，它圍繞著一根血管，天線在左側(cè)（分離的層狀結(jié)構(gòu)，展示了天線結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)）

研究人員首先在人工環(huán)境中對(duì)這款傳感器進(jìn)行了測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)中，他們將空氣泵入接近動(dòng)脈尺寸的小管中，以模仿脈動(dòng)的血流。斯坦福大學(xué)博士后學(xué)者、該論文共同作者、外科醫(yī)生Yizitoshi Kaizawa博士，還將這款傳感器在大鼠的動(dòng)脈上進(jìn)行了植入測(cè)試。即使在大鼠動(dòng)脈上，這款傳感器也成功地向無線讀取器報(bào)告了血流量情況。當(dāng)前，研究人員只關(guān)注血管是否完全阻塞的監(jiān)測(cè)，但他們確實(shí)看到這款傳感器未來可以識(shí)別更精細(xì)的血流波動(dòng)。

這款傳感器相當(dāng)于是斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授鮑哲南為假肢開發(fā)的觸覺傳感器（人造皮膚）的無線版本。

研究人員需要改良現(xiàn)有的傳感器材料，使其既能夠?qū)ρ好}沖敏感，又具有一定的剛性以保持其形狀。他們還需要將傳感器天線轉(zhuǎn)移到不受血液脈動(dòng)影響的安全位置，并重新設(shè)計(jì)電容器，使其可以環(huán)繞在動(dòng)脈周圍。