就像血压反映心脏健康一样，颅内压(ICP)有助于反映大脑健康。ICP传感是卡耐基梅隆大学Jana Kainerstorfer生物医学光学实验室的新兴焦点。她的团队正在努力使ICP传感方法现代化，这种方法在历史上一直具有侵入性和风险。他们的非侵入性替代方案将减轻感染、疼痛和医疗费用的风险，并为患有从中风到脑积水等一系列脑损伤和疾病的患者提供新的监测能力。

对卫生专业人员来说，研究大脑中的压力水平是一项艰巨的任务，自20世纪60年代以来，研究进展不大。目前的做法是在患者的头骨上钻一个洞，并在里面放置一个探头，以持续监测ICP水平。它有感染和损伤大脑本身的风险，虽然有价值的数据，ICP测量只保留在最关键的情况下。

生物医学工程副教授Kainerstorfer说:“其核心是，我们所做的是建立一种无需在患者头上钻孔的传感器替代方案。”“我们最近发表了两篇论文，探讨了在额头上使用光学传感器进行无创ICP监测，使用近红外光谱和漫反射相关光谱。这两种方法都代表着在改善患者体验和提供更好的工具来监测大脑压力水平方面的巨大进步，这可能是诊断和治疗决策的一个关键变量。”

与CMU生物医学工程副教授Matthew Smith合作的第一项工作最近发表在《神经光子学》上，并证明了非侵入性近红外光谱可用于ICP监测。这一过程包括将小型定制传感器放在头上，就像大脑的Fitbit一样，用来测量与大脑相互作用的光线。每当心脏跳动时，它会在大脑中产生脉冲，传感器测量血液动力学血容量/血流量的变化。然后，应用机器学习算法确定ICP

视频链接：https://youtu.be/dkDve6K4Kdk

Kainerstorfer解释说:“我们的目标是创造一种便携式和用户友好的工具来测量大脑的压力变化。”“我们认为不需要花哨的硬件来测量血流量或血红蛋白浓度，现在，我们对脑压的波动幅度也没有很好的把握。还有其他非侵入性的方法，但我们的不同之处在于，我们使用的传感器可以穿戴，并提供持续监测。”

Kainerstorfer的团队还与匹兹堡UPMC儿童医院合作，与Michael McDowell博士合作进行了一项临床研究，利用更专业的传感器和硬件，通过无创漫反射相关光谱来测量ICP。来自UPMC儿科重症监护室(ICU)的15名患者参与了这项研究，他们的研究结果发表在《神经外科杂志》上。

作为研究的一部分，在已经有侵入性ICP监测仪的儿科患者的额头上放置了一个带有光纤的探头，以测量血流变化和定量ICP，并将非侵入性获取的数据与侵入性获取的数据进行比较。将无创模型的结果与有创监测的结果进行了比较，发现两者非常相似。

“在这项研究中，在患者的大脑中放置了一个侵入性传感器，这是我们的基本事实。”Kainerstorfer解释说。“我们与优秀的合作者一起工作，并被我们看到的结果所鼓舞，这表明非侵入性方法可以产生准确的ICP测量。它仍然需要非常专业的硬件和专业知识来解释数据，但这比在头上钻一个洞要好得多。”

无创颅内压传感技术将惠及广泛的人群，从重症监护和急诊医生到患有脑积水等疾病的儿童的父母。

脑积水是由于脑液过多而引起的一种疾病，它会对大脑造成压力。为了解决这个问题，外科医生植入一个分流器来引流液体;然而，目前还没有可靠的无创测量分流功能的工具。

Kainerstorfer说:“想象一下，一个6岁的孩子出生时就患有脑积水，她和家人一起去迪士尼乐园度假。”“如果在旅途中，她开始表现出分流失败的症状，比如头痛或嗜睡，家人目前没有办法快速测量ICP，看看它是否增加了。唯一的解决办法是跑到急诊室做CT/MRI检查，并招致昂贵的医疗费用。许多家庭生活在一种持续的恐惧状态中，担心分流器失败，远离能够解决问题的医院。此外，即使有这样的医院，它通常也无法获得进行比较所需的过去医疗记录，这使得分流器故障的诊断更加困难。我们的工作表明，有一种更好的方法——一种用户友好的便携式传感器，可以准确测量ICP。”

这项工作的下一步计划包括对成人和儿童患者进行更大规模的多中心临床研究。

“ICP传感最初是我们实验室的一个副项目，”Kainerstorfer说。“我了解什么影响血液流动，以及这些变化如何影响神经元。我对这个话题的兴趣来自工程挑战的角度，但也对那些生活在这种不确定性中的患者产生了个人的同情，他们没有任何非侵入性的方法来评估脑压变化。试图通过工程方法让人们的生活更美好，这就是我进入这个领域的原因。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。