30、生物工程与生物材料中的传感器技术

生物工程与生物材料中的传感器技术

在生物工程和生物材料领域，传感器技术对于监测和控制各种生理参数起着至关重要的作用。特别是在心室辅助装置（VAD）相关的应用中，传感器的发展和应用更是具有重要意义。

1. LVAD 体积传感器的发展

传统上，超声心动图用于调整左心室辅助装置（LVAD）的速度以实现足够的左心室减压，但由于其计算复杂度高，难以将其应用集成到 LVAD 生理控制的实时监测中。不过，有研究展示了基于简化超声监测模块开发 LV 体积传感器并将其安装到 LVAD 套管上的可行性。该方法使用两个超声换能器，并通过 LV 舒张末期直径来估计 LV 体积，尽管进行了简化，但仍能达到与二维超声心动图相当的精度。

2. 可植入传感器的开发

在 VAD 领域，最初需要获取的最有价值的数据与 VAD 的辅助功能相关，如血流量和压差。基于这些数据，并借助控制器中实现的数学技术，可以估计防止抽吸的最小血流量和平均动脉压（MAP），这些是使 VAD 与生理系统更协调控制的关键变量。

对于 LVAD 患者的血流动力学控制，需要获取多种压力值，包括中心静脉压、肺动脉收缩压、舒张压和平均压、肺毛细血管楔压（PCWP）以及动脉压等。在临床实践中，这些压力值分别通过以下方法获得：
- Swan - Ganz 肺动脉导管插入技术 ：该导管由聚氨酯制成，具有柔韧性，通过合适口径的中心静脉插入，直至到达心脏和肺部结构。它适用于控制危重症患者的血流动力学状态，特别是休克患者，可用于检测心力衰竭、监测治疗效果以及评估药物的作用。
- 多普勒超声 ：在放气臂袖带后，使用超声对肱动