血流传感器 斯坦福大学研发血流传感器，无需手术摘除

斯坦福大学研发血流传感器，无需手术摘除

在NatureBiomedicalEngineering上一篇题为“用于血流无线监测的可生物降解和柔性动脉脉冲传感器”的论文中描述了一种薄柔性装置设计，该装置用于在涉及血管缝合的复杂重建手术后监测局部血流，例如心血管，血管和移植手术。

到目前为止，市场上存在的传感器需要仔细固定并且在使用后需要摘除，这将带来额外的手术风险。该论文描述了一种薄而灵活的压力传感器，完全由可生物降解的材料制成，可以缠绕直径小至1mm的动脉。

动脉搏动影响血管直径，其可通过缠绕在动脉的可生物降解的电容脉冲传感器测量。电容的变化导致LCR电路的基频的偏移，这可以被换算为血流量。整个装置由一个分别在接触和非接触模式下敏感的分层边缘场电容传感器组成，该电容器连接到双层线圈结构，用于与外部读取器线圈的射频耦合进行数据传输。

传感器的特写图，用于无线数据传输的双层线圈结构的原理图和缠绕在动脉周围的袖带型脉冲传感器。这里通过脉冲检测间接测量血流，因为动脉血管直径脉动的变化，可以通过电容传感器测量。电容的变化导致LCR电路中的谐振频率的偏移，通过电感耦合穿过皮肤进行无线监控，从而实现无电池操作。

为了确保低成本和所有器件的再吸收，薄传感器通过简单的层压和封装工艺制造，使用生物兼容和生物降解材料的微米层，如镁（Mg）用于电气互连，聚（甘油）癸二酸酯用于介电层，聚（八亚甲基马来酸酯（酸酐）柠檬酸酯）和聚羟基丁酸酯/多羟基戊酸酯用于包装层，和用于双层线圈的聚（乳酸）间隔物。

根据论文描述，该传感器的响应时间在毫秒范围内，且具有较高的循环耐久性，该装置适用于手术完成后几个月内的实时血流量监控。该传感器的功效在体外用定制的人造动脉模型首次得到验证，然后在大鼠体内得到验证。

（文章来源：与非网）

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医工联合攻关！华科大“心”成果应用成功！

为心衰患者的心脏

装上两个强劲马达

通过一个外置“大脑”控制做功

从而有效代替

两个衰败的心室工作

近日，华科大同济医学院附属协和医院

心脏大血管外科

董念国、夏家红团队

运用医工融合

让全球首例集成化双心室辅助装置

在协和医院成功应用

植入该辅助心室装置的57岁患者马女士，目前生命体征稳定。心脏彩超显示，患者心脏和心室辅助装置正在平稳工作。

“该人工心为单一控制系统双心室辅助装置（DuoCor），打破了‘两泵两控制器’的常规，仅用一个集成‘动力辅助’装置连接两个泵头，同时为左右心室‘供能’，为双心室衰竭患者迎来‘心’希望”。协和医院心脏大血管外科主任董念国表示，该辅助装置的临床应用系全球首例，标志着我国在人工心脏辅助技术上的重大突破，是临床医学转化的生动实践。

创“心” 敢于化繁为简

心脏作为人体的“总发动机”，通过持续泵血来输送能量和氧气，来维持身体各个器官正常运转。当泵血功能失常，心脏不能满足全身的基础代谢需要时，就会发生心脏衰竭。在心力衰竭患者中，约30%的终末期心力衰竭患者会出现双心室衰竭，即左、右心室均射血能力不足，需要全心支持。

目前，全球的双心室辅助装置研究尚处于起步阶段。国外虽有已投入使用的辅助装备，但该设备实为各自独立的两套人工心装备与系统，术后左右心循环辅助难以调节，且有两条线路分别从腹腔的左右两侧延伸至体外，链接控制器。对此，患者不仅携带压力大，且感染风险高。

“简化，集成！”2022年4月，董念国从临床实践角度提出“化繁为简”的理念，联合医疗企业，开始研发“单一控制系统双心室辅助装置”。

专“心” 突破技术难关

这套系统究竟该如何做？董念国团队和医疗企业团队一直在反复思考实践。

首先是泵的选择。泵的体积要适合同时植入左右心，同时也要兼具低功耗、高操控性的特点。在比对了多种辅助泵之后，最终决定使用全磁悬浮人工心脏泵（单个泵头重量仅90克），并独创全磁悬浮模块化双心设计。这一突破不仅拓宽了适用人群，更小的泵体和更灵活的双心辅助配置，也推动研发迈出了关键一步。

泵的植入方法也颇有讲究，尤其是泵的固定方式是影响手术成败的关键因素。如果固定不当，泵可能在植入后发生偏移，影响功能发挥。此外，右心房的组织较软，容易形成吸壁现象，导致泵的流量降低，甚至可能引发血栓问题。不仅如此，因右心房肌肉薄，缝合时也需要特别注意，以避免出血和漏血。经过反复的动物实验，董念国团队逐步完善植入的体位选择、泵固定方式以及缝合方式等，确保泵体能够精密植入。

解决体内动能问题后，如何集成控制调节动能？从辅助效果上来看，血流传感器要能同时实时调节泵的转速和输出功率。基于安全性考虑，连接泵与调节装置的皮线缆要是生物相容的，从而减少感染风险和血栓形成。不仅如此，要轻便便携，以保证患者有质量的生活。最终，外部设备重量仅0.8Kg，线缆直径不超过5mm的单一“全球首创”单套控制系统就此诞生。

用“心” 投入临床应用

7月4日，来自河南信阳的57岁马女士，在协和医院成功接受“单一控制系统双心室辅助装置”植入术。

从2018年8月起，马女士突发胸闷憋喘、乏力不适，且夜间咳嗽，无法不能平卧。前往当地医院就医，心脏超声提示左心扩大，左室壁节段性运动异常，心功能不全。随后，她便采取长期规律内科治疗。据患者回忆，心衰症状经常发作，复查B超显示心功能逐渐下降。

今年1月起，马女士遭受着日益加剧的呼吸困难折磨，其间还伴有频繁的咳嗽及显著的食欲减退。面对病情的恶化，她与家人决定到协和医院寻求帮助。一系列详尽的检查显示马女士的心脏呈现出全面扩大的迹象，左右心室的室壁运动普遍减弱，收缩功能的关键指标亦呈下降趋势。这说明马女士患有严重的扩张型心肌病，且已进展至双心衰竭。

然而，马女士的HLA-I类及HLA-Ⅱ类PRA抗体均显示强阳性反应，这意味着寻找与之匹配的心脏供体异常艰难。且她的双侧心功能均岌岌可危，单心室辅助难以帮她渡过难关。

董念国团队经过反复模拟讨论，并征求患者及家属同意后，最终决定为马女士植入“单一控制系统的双心室辅助装置”，全方位支持心脏功能，为患者铺设“心”的希望之路。

7月4日，董念国和夏家红带领团队为马女士进行手术，为患者的心脏注入强力动能，手术仅耗时4小时。术后1天，患者拔除气管插管，恢复自主呼吸；术后4天转入普通病房。

“团队将始终以临床需求为导向，不断深化研究与应用。”董念国表示，团队将继续坚持思患者所需，积极做“心”研究，用于开展“心”创新，努力用科研与转化给患者“心”未来。

协和医院副院长、心脏大血管外科夏家红教授强调，协和医院一直以科技创新为抓手，瞄准新质生产力，着力解决医疗领域的“卡脖子”难题，攻关众多“要不来、买不来、讨不来”的核心技术，并取得多项突破性进展。未来，协和医院也将继续坚持自主创新、交叉融合、科研转化。

据悉，协和医院心脏大血管外科团队研发出多项具有独立自主知识产权的发明成果，并用于临床，如国内首款D－Shant心房分流器、“终生耐用且不需要服用抗凝”的新型组织瓣、全球首款经外周血管植入体外心室辅助装置和经导管窄腰肺动脉瓣Zenith PT－Valve等，系列成果为众多患者提供了“心”方案。

文章来源：华中科技大学官方微信公众号

编辑：杨楚帆

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