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詳解光纖壓力傳感器在心內壓評估的應用

發布時間：2019-01-24 責任編輯：lina

【導讀】隨著研究的不斷深入，並且根據臨床監測心內壓的實際需求，李舟與其合作者繼續推進微型化iTENG的研發，研製出能夠通過微創手術進入心腔內實時監測心內壓的自驅動心內壓傳感器（SEPS）。

心血管疾病的致死率在全球範圍內不斷攀升，嚴重危害人類健康。就心力衰竭（簡稱心衰）而言，全世界約有2300萬患者，且每年新增患者200萬名。中國心衰患者約500萬，五年生存率＜50％。心衰是指由於心髒的收縮功能和（或）舒張功能發生障礙，心髒泵血不足而發生的呼吸困難、無力、疲勞、勞lao動dong力li喪sang失shi等deng，導dao致zhi患huan者zhe生sheng活huo質zhi量liang低di下xia並bing帶dai來lai沉chen重zhong經jing濟ji負fu擔dan。心xin髒zang泵beng血xue能neng力li的de關guan鍵jian指zhi標biao是shi心xin內nei壓ya力li，如ru心xin房fang和he心xin室shi壓ya力li。心xin內nei壓ya是shi評ping估gu心xin髒zang功gong能neng的de關guan鍵jian參can數shu，對dui心xin衰shuai患huan者zhe具ju有you重zhong要yao的de臨lin床chuang意yi義yi。心xin內nei壓ya通tong常chang通tong過guo侵qin入ru性xing心xin髒zang導dao管guan插cha入ru術shu來lai監jian測ce，價jia格ge昂ang貴gui且qie難nan以yi實shi現xian實shi時shi連lian續xu的de數shu據ju采cai集ji。在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，間jian歇xie性xing測ce量liang也ye可ke能neng引yin起qi偶ou發fa性xing症zheng狀zhuang的de遺yi漏lou而er導dao致zhi誤wu診zhen。因yin此ci，臨lin床chuang上shang急ji需xu開kai發fa一yi種zhong微wei創chuang的de、高靈敏度、低成本傳感器來實時監測心內壓，這在心血管疾病的診斷與治療領域有著重要的意義。

詳解光纖壓力傳感器在心內壓評估的應用

隨著研究的不斷深入，並且根據臨床監測心內壓的實際需求，李舟與其合作者繼續推進微型化iTENG的研發，研製出能夠通過微創手術進入心腔內實時監測心內壓的自驅動心內壓傳感器（SEPS）。在研究工作中，SEPS結合導管入心腔，需實現器件的微型化，微型化勢必使得器件輸出性能大打折扣。因此，要實現具有高輸出、超靈敏度的微型iTENG，器件本身的研製就是一個不小的挑戰。基於以上要求，在構建SEPS器件的過程中，運用高壓電暈放電極化聚合物摩擦層，使得尺寸微型化的SEPS（1 cm × 0.5 cm × 0.1 cm）的最高輸出電壓達到6.2 V，比對照組高6倍。同時，研究者通過血液相容性、長效穩定性等實驗，證明SEPS有良好的生物安全性，具有長期植入體內工作的能力。此外，體外模擬實驗表明該器件對於壓力變化有著高靈敏度 (1.195 mV/mmHg) 和優異的線性度（R2=0.997）。

基於體外實驗的驗證結果， SEPS結合導管通過微創手術進入大型哺乳動物——豬的心腔。相比大創口的手術，微創手術切口約2 cm，有效降低了術後感染概率和恢複難度。通過該器件電壓輸出與壓強的線性關係，並使用心電圖和股動脈壓作為參照，SEPSjinruxinqianghoushixianleduixinneiyadeshishijiance，duiyuxinfangneidejiaodiyaliyuxinshineidejiaogaoyalidouyouhenhaodeceliangxiaoguo。liyongshenshangxiansufuzhujiaqiangxinzangshousuoyushuzhanghou，zhiyuxinshihexinfangneideSEPS數據均實現了實時匹配。對比分析SEPS在左心室最大輸出值和股動脈壓最大值，兩者呈現良好的線性關係，符合臨床實際。此外，在動物實驗中偶發的心律失常事件，如早搏、室顫等，也被SEPS實時監測到。

綜上，該工作是首個基於TENG構建植入式心內壓監測器件的研究，進一步拓寬了基於iTENG的傳感器的應用場景——從體表、皮(pi)下(xia)和(he)心(xin)包(bao)間(jian)隙(xi)延(yan)伸(shen)進(jin)入(ru)心(xin)腔(qiang)，能(neng)夠(gou)獲(huo)取(qu)更(geng)深(shen)層(ceng)次(ci)的(de)生(sheng)理(li)信(xin)息(xi)。該(gai)研(yan)究(jiu)具(ju)有(you)向(xiang)醫(yi)療(liao)器(qi)件(jian)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)要(yao)潛(qian)力(li)，為(wei)微(wei)型(xing)化(hua)植(zhi)入(ru)式(shi)自(zi)驅(qu)動(dong)醫(yi)療(liao)傳(chuan)感(gan)器(qi)件(jian)的(de)研(yan)究(jiu)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)。

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