2024年6月5日，华中科技大学同济医学院附属协和医院神经外科姜晓兵教授及其合作团队在国际顶尖期刊《Nature》发表了题为《Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals》的研究成果。该团队研发了一种可注射超凝胶颅内信号超声传感器，将尺寸仅为2×2×2mm³的超凝胶材料注射入颅内，即可实现颅内压、温度、PH等颅内信号的实时无线监测。

以颅内压监测（Intracranial pressure， ICP），脑温监测等为代表的颅内参数监测是神经系统疾病诊断和干预的基础，也是神经重症患者管理的核心内容。然而，受限于现有监测装置的不足，颅内信号监测尚未能在临床理想应用。以最为核心的ICP监测为例，现有监测设备主要分为侵入式和非侵入式，目前的非侵入式监测的准确性及可靠性仍较低，尚不能为临床决策提供可靠证据，侵入式监测设备可以比较准确地反映ICP变化，但多为有线监测，存在脑脊液漏、感染和出血等并发症的风险，也因此不适用与长期监测。

图为超凝胶超声传感器工作示意图。

这种微型传感器的核心在于其独特的内部结构设计。研究人员在可降解水凝胶基质内部人工构筑了具有周期性排列的空气孔道结构，尺寸仅有“芝麻”大小，可通过术后直接留置或钻孔穿刺的方式植入颅内。当外部环境如压力、温度、pH值等发生变化时，凝胶内部会产生微小形变，从而引起反射声波频率发生可测量的偏移。通过外部超声精确检测这种频率变化，即可获取颅内压力、温度、pH值以及血流流速等多种生理参数。他们还提出了一种创新算法，通过同步分析多个传感器的频率变化数据，可高效分离压力、温度、pH值等多种因素的耦合影响，从而实现对复杂生理环境的全面感知。

此外，该传感器无任何硅基电子元件，可在生物体内完全降解，避免了二次手术取出的过程和风险。通过调整材料构成，还可以在一定范围内自由调控降解周期，从而大大拓展了信号监测的应用范围，除了脑创伤、脑卒中等疾病急性期的监测，在恶性脑肿瘤复发预警等需长时程监测的疾病中同样展示出巨大的应用前景。

总的来说，该研究报道了一种全新的颅内信号监测方式，可实现ICP、温度、PH等颅内信号安全、准确的无线监测，为神经系统疾病诊疗水平的发展注入了新的力量。

姜晓兵和臧剑锋教授研究团队。

姜晓兵 教授

• 华中科技大学同济医学院附属协和医院神经外科主任、主任医师、博士生导师

• 中国医师协会神经外科分会第七届委员会副会长

• 中国医师协会周围神经专业委员会副主任委员

• 欧美同学会医师协会神经内镜分会副主任委员兼秘书长

• 湖北省神经修复学会理事长

• 中华医学会神经外科分会第八届委员会神经肿瘤学组组员

• 中国医师协会胶质瘤专委会第二届委员会委员

• 湖北省神经外科医疗质量控制中心专家委员会副主任委员

• 中国医师协会神经内镜专家委员会委员

• 中国医师协会内镜医师分会神经内镜专业委员会委员

• 国家卫健委能力建设和继续教育神经外科学专家委员会颅底神经外科学组委员（秘书）

• 湖北省医学会神经外科分会副主任委员

• 武汉市医师协会神经外科分会神经内镜专业组组长

• 武汉市医学会神经外科专业委员会副主任委员

• 《中华实验外科杂志》编委、《中华解剖和临床杂志》编委、《中国临床神经外科杂志》编委

• 参编著作：《神经内镜技术临床运用》（副主编），主持国家自然科学基金5项

• 广西自然科学二等奖、肿瘤特异性T细胞抗肿瘤方法学研究，排名第一；省科技进步二等奖1项，院年度先进个人、协和名医、优秀共产党员， 2021年人民好医生（神经肿瘤）特别贡献/青年典范称号，入选全国神经外科50强，2023年湖北省优秀医生

• 擅长神经内镜经鼻微创治疗垂体瘤、颅咽管瘤、脑膜瘤、脊索瘤等颅底疾病；擅长全内镜下三叉神经痛和面肌痉挛微血管减压手术；擅长脑积水的综合外科治疗，特别是三脑室底造瘘治疗脑积水；擅长内镜锁孔技术治疗各种复杂颅底手术如听神经瘤、胆脂瘤、脑膜瘤、脑干肿瘤、松果体区肿瘤等；擅长胶质瘤精准外科治疗

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