皮肤传感器可改善脑积水患者的生活质量

大多数人头痛时只是服用布洛芬。但对于患有脑积水的人来说——脑积水是一种可能危及生命的疾病，因为脑积水是大脑中积液过多的一种情况——头痛可能意味着严重的问题，可能会导致去医院就诊，需要花费数千美元进行扫描、放射治疗，有时还要做手术。

美国西北大学研发的一种新型无线创可贴式传感器可能会彻底改变脑积水患者的治疗方式，并可能为美国医疗保健系统节省数百万美元。目前的治疗标准包括外科植入一根被称为“分流管”的管子，将这些多余的液体从大脑中排出。分流器在10年内的失败率接近100%，诊断分流器的故障是出了名的困难。

西北医学的一项临床研究成功地在五名成年脑积水患者身上测试了这种被称为可穿戴分流监视器的设备。

改变了一百万病人的生活

每1000个活产儿中就有一个患有脑积水，其发病率与唐氏综合症相当。据估计，每位患者每年的治疗费用为5万美元，美国医疗系统每年的费用约为10亿美元。如果不及时治疗，脑积水可导致死亡。

为了治疗这种情况，外科医生在大脑中植入一根吸管状的导管或分流管，将多余的液体引流到身体的另一个部位。超过100万的美国人生活在分流术和失败的持续威胁中。当分流器失灵时，病人会感到头痛、恶心和无精打采。出现上述症状的患者必须去医院就诊，因为如果他们的症状是由分流系统故障引起的，他们可能会危及生命。一旦进入医院，患者必须接受CT扫描或MRI检查，有时还必须接受手术，以检查分流器是否正常工作。

这种突破性的新型传感器由西北大学罗杰斯研究小组(Rogers Research Group at Northwestern)开发，在研究中，患者可以在将其置于皮肤上的5分钟内确定是否有液体流过他们的分流管。这种软而灵活的传感器通过测量温度和热传导来非侵入性地判断是否有液体流过以及有多少液体流过。“我们设想，当你坐在候诊室等着看医生的时候，你就可以做到这一点，”罗杰斯研究小组的五年级博士生Siddharth Krishnan说。“护士可以过来把它放在你身上，五分钟后，你就可以测量了。”

“创可贴对着手机说话”

分流器看起来就像一个创可贴，跟手机通话。

来源:西北大学

传感器内置了一块很小的可充电电池。该设备支持蓝牙功能，因此它可以与智能手机通话，并通过Android应用程序传递读数。资深合著者约翰·a·罗杰斯(John a . Rogers)说:“一天下来，从病人的角度来看，它就像一个邦迪贴在与他们的手机通话。”

“这是一种可穿戴设备，具有特定但有用的操作模式，解决了临床医学中尚未满足的需求，”Rogers说，他是McCormick工程学院材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的Louis Simpson和Kimberly Querrey教授，也是西北大学范伯格医学院神经外科教授。“今天还没有这样的东西。”

下一个步骤

芝加哥的Ann & Robert H. Lurie儿童医院将很快启动一项规模更大的儿科临床试验，目标是针对这一非常脆弱的人群。该研究的作者还在进行几百个传感器的外包生产，以支持这项研究，并进一步发展这项技术。

Krishnan说:“我们意识到，这不会是那些因论文而停止的研究项目之一。”“过去几个月，我们一直在把这个基本上是手工建造的实验室规模的原型机，思考如何制造出能够在外部制造出同样性能水平的东西。”

“分流器故障的症状，比如头痛或困倦，孩子们可能会有很多原因，比如流感，”联合资深作者马修·波茨博士说，他是范伯格大学神经外科助理教授，也是西北医学的医生。“所以，如果孩子有这些症状，就很难知道，每次你的孩子说他们头疼或感到有点困，你就会自动地想，‘这是分流吗?’我们相信，这种设备可以为患者省去很多危险和治疗成本。”

设备背后的科学

这种传感器推进了类似皮肤的“表皮电子”概念，罗杰斯研究小组已经研究了近十年。该传感器使用热传输测量，这意味着该传感器使用微量的热功率来最低限度地提高皮肤的温度。如果分流器工作正常，多余的脑脊液引流正常，传感器将测量出特征热信号。类似地，如果因为分流器故障而没有流量，传感器将能够通过热流测量快速指示。

在前往西北纪念医院的诊所对5名患者进行初步研究之前，该团队在实验室对该设备进行了测试。该团队可以在工作分流和相邻无流量控制位置的测量中发现明显的差异。

“这意味着，如果有人想检查他们的分流是否在工作，比如说，当他们头痛时，他们可以快速地进行我们所说的‘现场测量’，”罗杰斯研究小组的博士后研究员、联合首席作者泰勒·雷博士说。“该设备还可以全天测量流量，首次实现了连续监测分流性能的可能性。这将对目前的诊断工具和流量测量技术无法实现的脑脊液流动动力学产生重要的影响。”