新型離電型壓力導絲給冠狀動脈治療帶來新思路

近日，中國科學院深圳先進技術研究院聯合南方科技大學、中國科學技術大學、西安電子科技大學等團隊研發了一種新型的離電型壓力導絲（ITG），該導絲基于低成本的商用工作導絲，利用人體這一天然離子體作為信號傳輸通道，避免了多股導線的使用，可同時檢測血液壓力和接觸力。相關成果發表在《自然—生物醫學工程》。

冠狀動脈疾病的臨床診療離不開對冠脈血流動力學的精準量化。當前用于血流儲備分數測定（FFR）的手段主要依賴在導絲內部集成壓阻壓電，或光學傳感器。然而，多股導線會降低導絲的扭轉剛度與傳扭效率，削弱其在復雜血管中的操控性。同時，壓力導絲存在缺乏接觸力檢測和成本高的問題。

針對上述問題，研究團隊開發的ITG，其尖端離電傳感單元由金屬端頭、微結構離子凝膠、樹脂管構成，關鍵界面采用彈性硅膠封裝，兼顧了防滲與彈性緩沖。血壓搏動或尖端與血管壁的接觸力使金屬頭端壓向離子凝膠，改變與電極的有效接觸面積，引起界面雙電層電容的即時變化，從而實現對血壓與接觸力的實時靈敏監測。

研究結果顯示，ITG 的扭轉比接近1比1，操控性與商業主力導絲相當；而商業壓力導絲因內置多股導線，扭轉比約1比0.4，驗證了 ITG 在復雜血管路徑中的可控性優勢。

除高操控性外，ITG還兼具優異的壓力傳感性能。在模擬液體環境中，ITG對壓力變化呈現線性電容響應，靈敏度達0.39皮法/毫米汞柱，在1萬次循環加載后信號無顯著漂移。在豬血管內，ITG 可持續穩定記錄真實脈動波形，并對細微波動做出快速響應。

在活體兔模型中，ITG 能實時區分正常血流信號與血管壁接觸引起的信號顯著增幅。當尖端未接觸血管壁時輸出為穩定脈動，一旦接觸，信號幅值明顯升高、特征清晰，從而為操作者提供即時的剝離/穿孔風險預警，提高術中安全性并輔助操作策略及時調整。

在活體豬冠狀動脈中，ITG可長時間穩定采集冠脈壓力并精準捕捉微小波動；在模擬分級狹窄的場景下，ITG與商業壓力導絲在壓力曲線與FFR數值上高度一致。

該研究顯示，ITG利用人體離子環境作為天然的離電信號傳輸通道，具有比商業壓力導絲更優越的操控性、響應速度、靈敏度、額外的接觸力反饋功能和低成本的優勢。此外，該導絲的設計不僅保證了最優的機械性能而且減少了制備成本，有望增加先進的FFR評估技術在資源缺乏環境下的普及，也為未來介入醫療設備的發展提供了依據。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41551-025-01548-9