6月5日，国际学术期刊《自然》上发表了中国科研人员研发的“颅内生理监测可注射超声传感器”成果。这种传感器是世界上第一个，有望为临床智能诊疗带来全新的技术范式。
图为臧剑锋教授和协和医院姜晓兵教授团队。
该传感器由华中科技大学集成电路学院、武汉光电国家研究中心臧剑锋教授团队、华中科技大学同济医学院附属协和医院姜晓兵教授团队联合开发。
图为可注射超级凝胶超声传感器
臧剑锋表示，目前，脑损伤、脑出血等疾病的临床诊断需要对颅内压进行监测。现有的监测方法主要是通过手术将有线和不可降解的电子探针植入体内。这种探针不能自行降解，存在易感染、只能通过二次手术取出的缺点。可注射超凝胶超声传感器颠覆了现有的颅内压监测方法，具有创伤小、可降解、灵敏度高的优点。
图为臧剑锋教授团队正在监测数据。
采用先进的声学超材料技术，可注射超凝胶超声传感器，大小仅为2。×2×2 mm3，像芝麻一样大，可以通过注射进入人体。传感器可与外部超声探头进行信号“交流”，无线监测颅内压力。这种传感器比现有的颅内压监测装置更具灵敏度。这种传感器在猪模动物试验中可以清楚地看到猪呼吸时的波动，而现有的颅内压监测装置则无法检测到这种细微的波动。
图为可注射超凝胶超声传感器的工作原理。
软水凝胶材料可以注射超凝胶超声传感器，可以实现全降解和定制降解周期。在可降解水凝胶基质内部，研究人员人工构建了具有周期性排列的空气孔结构。当外部环境发生变化时，凝胶内部会发生微小的变形，从而导致反射声波频率的可测偏移。通过对多个传感器频率变化数据的同步分析，他们还提出了一种创新算法，可以有效地分离压力、温度、pH值等多种因素的耦合影响，从而实现对复杂生理环境的全面感知。
姜晓兵表示，对PH值等生理参数的监测扩大了疾病诊断和治疗的适应性。研究发现，阿尔兹海默病、帕金森病等疾病，以及颅内疾病。 pH 这个值会发生变化。脑肿瘤如胶质瘤病人，颅内PH值偏酸。当前，国内外还没有实时监控这一变化的相关产品。如果能通过临床试验顺利注射超凝胶超声传感器，监测到的PH值变化可以提示相关脑部疾病的进展，医生可以早期干预和治疗疾病。
未来，传感器有望应用于人体的其他部位。臧剑锋表示，该团队还在探索传感器在胃肠外科、泌尿外科等相关疾病中的应用，希望未来能真正帮助患者。
记者：张昀 卫未 通讯员：左盈 陈有为
编辑：寇玲玉 吕艳丽
来源：武汉广播电视台
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