<p>就像血壓反映心臟健康一樣，顱內壓(ICP)有助于反映大腦健康。ICP傳感是卡耐基梅隆大學Jana Kainerstorfer生物醫(yī)學光學實驗室的新興焦點。她的團隊正在努力使ICP傳感方法現(xiàn)代化，這種方法在歷史上一直具有侵入性和風險。他們的非侵入性替代方案將減輕感染、疼痛和醫(yī)療費用的風險，并為患有從中風到腦積水等一系列腦損傷和疾病的患者提供新的監(jiān)測能力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對衛(wèi)生專業(yè)人員來說，研究大腦中的壓力水平是一項艱巨的任務，自20世紀60年代以來，研究進展不大。目前的做法是在患者的頭骨上鉆一個洞，并在里面放置一個探頭，以持續(xù)監(jiān)測ICP水平。它有感染和損傷大腦本身的風險，雖然有價值的數(shù)據(jù)，ICP測量只保留在最關鍵的情況下。</p> <p>&nbsp;</p> <p>生物醫(yī)學工程副教授Kainerstorfer說:&ldquo;其核心是，我們所做的是建立一種無需在患者頭上鉆孔的傳感器替代方案。&rdquo;&ldquo;我們最近發(fā)表了兩篇論文，探討了在額頭上使用光學傳感器進行無創(chuàng)ICP監(jiān)測，使用近紅外光譜和漫反射相關光譜。這兩種方法都代表著在改善患者體驗和提供更好的工具來監(jiān)測大腦壓力水平方面的巨大進步，這可能是診斷和治療決策的一個關鍵變量。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>與CMU生物醫(yī)學工程副教授Matthew Smith合作的第一項工作最近發(fā)表在《神經(jīng)光子學》上，并證明了非侵入性近紅外光譜可用于ICP監(jiān)測。這一過程包括將小型定制傳感器放在頭上，就像大腦的Fitbit一樣，用來測量與大腦相互作用的光線。每當心臟跳動時，它會在大腦中產(chǎn)生脈沖，傳感器測量血液動力學血容量/血流量的變化。然后，應用機器學習算法確定ICP</p> <p>&nbsp;</p> <p>視頻鏈接：<a href="https://youtu.be/dkDve6K4Kdk">https://youtu.be/dkDve6K4Kdk</a></p> <p>&nbsp;</p> <p>Kainerstorfer解釋說:&ldquo;我們的目標是創(chuàng)造一種便攜式和用戶友好的工具來測量大腦的壓力變化。&rdquo;&ldquo;我們認為不需要花哨的硬件來測量血流量或血紅蛋白濃度，現(xiàn)在，我們對腦壓的波動幅度也沒有很好的把握。還有其他非侵入性的方法，但我們的不同之處在于，我們使用的傳感器可以穿戴，并提供持續(xù)監(jiān)測。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kainerstorfer的團隊還與匹茲堡UPMC兒童醫(yī)院合作，與Michael McDowell博士合作進行了一項臨床研究，利用更專業(yè)的傳感器和硬件，通過無創(chuàng)漫反射相關光譜來測量ICP。來自UPMC兒科重癥監(jiān)護室(ICU)的15名患者參與了這項研究，他們的研究結果發(fā)表在《神經(jīng)外科雜志》上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>作為研究的一部分，在已經(jīng)有侵入性ICP監(jiān)測儀的兒科患者的額頭上放置了一個帶有光纖的探頭，以測量血流變化和定量ICP，并將非侵入性獲取的數(shù)據(jù)與侵入性獲取的數(shù)據(jù)進行比較。將無創(chuàng)模型的結果與有創(chuàng)監(jiān)測的結果進行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者非常相似。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在這項研究中，在患者的大腦中放置了一個侵入性傳感器，這是我們的基本事實。&rdquo;Kainerstorfer解釋說。&ldquo;我們與優(yōu)秀的合作者一起工作，并被我們看到的結果所鼓舞，這表明非侵入性方法可以產(chǎn)生準確的ICP測量。它仍然需要非常專業(yè)的硬件和專業(yè)知識來解釋數(shù)據(jù)，但這比在頭上鉆一個洞要好得多。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>無創(chuàng)顱內壓傳感技術將惠及廣泛的人群，從重癥監(jiān)護和急診醫(yī)生到患有腦積水等疾病的兒童的父母。</p> <p>&nbsp;</p> <p>腦積水是由于腦液過多而引起的一種疾病，它會對大腦造成壓力。為了解決這個問題，外科醫(yī)生植入一個分流器來引流液體;然而，目前還沒有可靠的無創(chuàng)測量分流功能的工具。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Kainerstorfer說:&ldquo;想象一下，一個6歲的孩子出生時就患有腦積水，她和家人一起去迪士尼樂園度假。&rdquo;&ldquo;如果在旅途中，她開始表現(xiàn)出分流失敗的癥狀，比如頭痛或嗜睡，家人目前沒有辦法快速測量ICP，看看它是否增加了。唯一的解決辦法是跑到急診室做CT/MRI檢查，并招致昂貴的醫(yī)療費用。許多家庭生活在一種持續(xù)的恐懼狀態(tài)中，擔心分流器失敗，遠離能夠解決問題的醫(yī)院。此外，即使有這樣的醫(yī)院，它通常也無法獲得進行比較所需的過去醫(yī)療記錄，這使得分流器故障的診斷更加困難。我們的工作表明，有一種更好的方法&mdash;&mdash;一種用戶友好的便攜式傳感器，可以準確測量ICP。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項工作的下一步計劃包括對成人和兒童患者進行更大規(guī)模的多中心臨床研究。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;ICP傳感最初是我們實驗室的一個副項目，&rdquo;Kainerstorfer說。&ldquo;我了解什么影響血液流動，以及這些變化如何影響神經(jīng)元。我對這個話題的興趣來自工程挑戰(zhàn)的角度，但也對那些生活在這種不確定性中的患者產(chǎn)生了個人的同情，他們沒有任何非侵入性的方法來評估腦壓變化。試圖通過工程方法讓人們的生活更美好，這就是我進入這個領域的原因。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>