以戴手套的手指作為對比,展示了在支架骨干上的概念驗證流量傳感器據麥姆斯咨詢報道,研究人員開發出一款可伸縮傳感器,能夠與腦動脈瘤治療中的分流器配合使用,無需診斷即可追蹤血管中的血流動力學。
來自喬治亞理工學院(Georgia Tech’s Institute)電子和納米技術專業,匹茲堡大學(the University of Pittsburgh)和韓國材料研究所(Korea Institute of Materials Science)的研究人員組成的合作團隊開發出一款能夠利用電容變化來測量血流量的傳感器。
該團隊表明,這款傳感器可以準確測量動物血管的體外流動。現在他們正在致力于實現這項體內實驗的無線操作。Woon-Hong Yeo是該項目的研究人員之一,他在一篇新聞稿中表示,“納米結構的傳感器系統在患者治療中具有很多優勢,包括侵入性較小的動脈瘤治療和主動監測能力,集成系統可以在術后主動監測血流動力學,允許醫生跟蹤定量測量分流器在治療中的工作情況。”動脈瘤最常見的治療辦法是使用鉑金彈簧圈置入動脈瘤囊。然而,支架狀分流器為腦動脈瘤提供了一種侵入性較小的治療方法。
流量轉向將多孔支架放置在動脈瘤的頸部,以重新引導動脈瘤囊的流動,防止局部血栓的發生。匹茲堡大學斯萬森工程學院(Swanson School of Engineering)的助教Youngjae Chun解釋道,“利用高孔薄膜鎳鈦合金,我們開發出一款高伸縮性、超彈性的分流器。現有的分流器中沒有一款能夠定量、實時監測腦動脈瘤囊內血流動力學。
通過與喬治亞理工學院Yeo博士所帶領小組的合作,我們開發出一款智能分流系統,能夠主動監測手術中和手術后的血流變化。”受損的動脈修復可能要花費數月或數年,也就意味著對分流器的監測必須使用MRI(核磁共振)和血管造影。上述兩種辦法都非常昂貴,且需要將磁性染料注入到血液中去。研究團隊開發出的傳感器可以作為醫院監測治療的解決方案,使用無線感應線圈并通過傳感器發送電磁能量。系統可以根據能量的諧振頻率通過傳感器時所發生的變化來測量囊內的血流變化。
Yeo說道,“我們正在努力開發無需電池的無線裝置,該裝置將擁有極強的伸縮性和靈活性,也可以小型化,足以通過大腦中微小且復雜的血管,安裝起來不會被破壞。將這樣的電子系統插入到大腦狹窄且彎曲的血管中是非常具有挑戰性的。”憑借纏繞在分流器介電材料周圍的兩層金屬層微膜,傳感器的厚度可以達到幾百納米。傳感器的生產使用了柔軟的彈性材料,以及納米制造和材料轉移印刷技術。
Yeo表示,“薄膜通過分流器的流動而發生偏轉,根據流動強度、速度差,偏轉量也相應發生變化。我們基于電容變化測量偏轉量,因為電容與兩層金屬層之間的距離成反比。”由于大腦中的血管非常細小,分流器的長度只有5~10毫米,厚度僅為幾毫米,也就意味著傳統的傳感器因其龐大的電子電路而無法使用。
Yeo繼續說道,“目前,將功能材料和電路放入如此小的物體中幾乎是不可能的。基于傳統材料和設計理念,我們所做的工作非常具有挑戰性。”研究團隊在傳感器上做了金、鎂和鎳鈦合金的測試,發現所有材料都可以安全用于體內,但是鎂在不需要使用時可以溶于血液。通過體外測試,該團隊將概念驗證傳感器連接到導線,目前團隊成員正在開發一種可用于動物模型的無線傳感器。目前,植入式傳感器正用于臨床腹部血管監測,但是監測大腦中的細小血管還是一個待解決的挑戰。
Yeo指出,“傳感器必須完全壓縮再放置,因此拉伸比例需要達到300%或400%。傳感器結構必須能夠承受上述處理,同時保持舒適且能夠彎曲以適應血管內部結構。”研究團隊的研究成果發表在《美國化學會?納米》(ACS Nano)期刊上。
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原文標題:微型血流量傳感器幫助非侵入性監測腦動脈瘤的治療
文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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