无线传感器在医疗上的应用

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作者:CCI心血管医生创新俱乐部
在传感器的定义中有这样一句话:“从一个系统接收电能，并以另一种形式发送到第二个系统的装置”，也就是物理学中所说的，将测量到的信息按照一定的规则转换成电信号或其他需要的信息输出。小传感器做什么，可谓四两拨千斤。
目前在医疗器械领域，尤其是随着介入手术的发展，手术过程中需要更多的数据和反馈来帮助临床医生，比如压力、应变、温度信号。在众多传感器类型中，光纤传感器以其体积小而成为一种新的技术趋势。


光纤传感器
光纤传感器由传感器、光缆和信号调理器组成。通过检测光纤内部的光的一个或多个特性(例如强度、波长或偏振)的调制来感测它，最后通过计算检测到的光特性的变化来测量它。


其优点可以概括如下:
可以直接插入皮下注射针头和导管，使用既可以是微创的，也可以是高度定位的：可以执行远程多点和多参数感应。 不受电磁干扰 (EMI)、化学惰性、无毒和本质安全。 对电磁和射频 (RF) 信号免疫，非常适合在 MRI、CT、PET 或 SPECT 系统的诊断成像期间以及涉及射频或射频的热消融治疗期间实时使用。 类型
医学领域的光纤传感器可分为物理、成像、化学和生物四类。
物理:体温、血压、肌肉位移等生理参数。
成像:内部观察、成像等。，如OCT和光声成像。
化学:识别和测量特定的化合物和代谢变量(如pH值、血氧等。)通过荧光、光谱等。
生物学:通过生物识别反应，如抗原-抗体，识别和量化特定的生化分子。
目前在光纤传感器领域，基础成像是最发达的，其次是物理测量，而生化领域还不是很成熟。


应用
目前最新的应用是光纤传感器与输送系统技术的结合。小尺寸的光纤可以布置在导管内狭窄的空空间中；同时，光纤的柔性可以在穿过身体中的曲折结构时防止扭结。
例如，它用于测量导管尖端的压力和温度，以及手术机器人应用中的形状感测系统。
例如，在电生理学消融中，光纤传感器安装在导管的尖端。通过检测施加在心壁上的力，可以控制和传输合适的消融能量，从而避免心壁内能量造成的损伤。


未来
随着微创介入的不断发展，将需要更多关于患者的监测信息，而小尺寸传感器的存在及其与各种仪器的集成将有助于这一趋势。
但成本高、周期长，以及设计中需要考虑的材料、生物相容性、患者安全性等都意味着开发难度大。而光纤传感器提供了其他方法无法获得的功能和特性，也预示着其在未来医疗器械市场的巨大价值。
作者简介
曹易刚


曹易刚，四学生，在介入医学领域有多年的研发和销售经验，产品涵盖结构、电生理、血管通路等。同时在各类医学微信官方账号平台发表原创文章数百篇。
CCI心血管医生创新俱乐部
本期策划:沈力作者:曹后期制作:凌
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