壓力監測是根據具體條件在規定時間內進行持續壓力測量的過程，測量時間從幾分鐘到數年不等。監測人體不同器官的壓力既可用于診斷，也可用于治療。這一應用涉及多個醫學學科，例如心臟病學、神經學、眼科學、泌尿學和腸胃病學等。

壓力傳感器在臨床中的應用已有很多年歷史。最常見的基本原理是將目標器官的壓力通過液體或空氣介質傳遞到外部傳感器。通過基本的工程設計，可以開發出相對可靠且高成本效益的外部壓力記錄設備。不過，現有壓力傳感臨床器械存在各種局限，例如，充水導管經常出現的問題是患者運動造成的偽影，這一問題可以通過使用充氣導管進行改善。但是，比較測量結果顯示，充氣導管提供的讀數與充水導管相比有顯著差異。另一種方法是使用微探針，壓力傳感器位于探針頂端。這種方法可以減少運動偽影，并解決導管堵塞的問題。與機械膀胱模型中的水壓傳感器相比，兩種系統的壓力讀數具有很高的相關性。然后，臨床研究指出這些不同系統之間存在不一致性。因此，最新的國際尿動力學最佳實踐指南提倡在膀胱測壓過程中使用帶有外部傳感器系統的充液導管。

光纖壓力傳感器和MEMS壓力傳感器已成為具有廣泛醫療應用前景的技術。在這些器件中，壓阻式壓力傳感器是MEMS壓力傳感技術的一種，它能將施加在薄膜上的機械壓力轉換為電阻率變化。雅培CardioMEMS HF系統的上市是將MEMS技術應用于醫療領域的成功案例之一，它用于無線監測心衰患者的肺動脈。在之前的研究中，研究人員報道了MEMS壓力傳感元件（即壓力敏感元件）的構造和特性，有望用于開發新的醫療器械。研究人員還利用振動臺上的膀胱模型進行了工作臺試驗，結果表明這種壓力傳感器可以檢測到當前臨床系統無法檢測到的信號。此外，一項使用該傳感器系統的臨床案例研究表明，該系統使用安全，并能在膀胱中進行可靠的壓力測量。

用于長期測量的無線植入式壓力傳感器系統的進一步開發，有望造福神經源性膀胱疾病患者，這類疾病通常由脊髓損傷引起。這項技術可以通過監測膀胱壓力來替代失去的膀胱充盈感，為患者和醫護人員提供有價值的信息來源。因此，過去十年來開發出了各種植入式壓力傳感器系統原型，這些系統采用實時遙測鏈接或數據記錄功能，以便日后檢索。此類系統可采用不同的通信協議，如WiFi、ZigBee、近場通信、醫療植入通信系統（MICS）和低功耗藍牙（BLE）。

據麥姆斯咨詢介紹，挪威奧斯陸大學（University of Oslo）的研究人員在Scientific Reports期刊上發表了一篇題為“From wires to waves, a novel sensor system for in vivo pressure monitoring”的論文，介紹了一種植入式壓力傳感器系統的迭代開發過程，該系統基于研究人員之前研究的壓阻傳感元件和探頭。首先，研究人員使用了一個系留數據記錄器原型，該原型作為診斷工具的一部分而設計，可以同時記錄數據和實時流，然后，升級為植入式無線MICS通信系統。為了進一步提高系統性能，研究人員設計了一個植入式BLE單元。

為了評估新設計的醫療器械原型，通常要進行工作臺試驗或使用假解剖模型來證明系統的運行符合預期，也可以使用活體分離器官進行體外工作臺試驗。不過，要獲得更可靠、更全面的數據，還需要進一步植入動物模型。動物模型的選擇取決于具體的實驗要求，如植入物的大小和傳感器系統的類型等。研究人員利用九頭雌性豬對這些系統進行了體內測試，以發現系統功能中存在的問題，并進行修改以提高其性能。總體而言，該研究成果使傳感器系統能夠在存在不同壓力動態的器官中提供可靠的壓力測量。

系留式傳感器系統的體內測試

無線MICS系統，將其植入九頭雌性豬體內的壓力測量

論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41598-024-58019-5

審核編輯：劉清