首頁資訊我院吳豪教授、尹周平院士團(tuán)隊發(fā)表神經(jīng)外科術(shù)中監(jiān)測研究成果

我院吳豪教授、尹周平院士團(tuán)隊發(fā)表神經(jīng)外科術(shù)中監(jiān)測研究成果

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2026年03月15日 16:02

3月11日，著名綜合性學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）刊發(fā)我院吳豪教授、尹周平院士團(tuán)隊在柔性電子醫(yī)工交叉領(lǐng)域的新成果，題為“A soft electrode array with reconfigurable hydrogel interfaces for high-fidelity neurophysiological monitoring during craniotomy（可重構(gòu)水凝膠電極陣列用于開顱手術(shù)術(shù)中高保真神經(jīng)電生理監(jiān)測）”。我院2022級博士生楊淦光、龐博，2023級碩士生龔航宇為論文共同第一作者，吳豪教授、尹周平院士、新加坡國立大學(xué)吳昌盛教授為共同通訊作者。

在神經(jīng)外科領(lǐng)域，開顱手術(shù)是治療腦腫瘤、創(chuàng)傷性腦損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵途徑，術(shù)中大腦皮層電生理活動的精準(zhǔn)監(jiān)測在避免術(shù)中神經(jīng)功能缺損、實現(xiàn)病灶部位精準(zhǔn)切除中具有重要意義。盡管目前已經(jīng)開發(fā)了多種商用顱內(nèi)電生理監(jiān)測技術(shù)，但仍存在如模量大、成本高以及采集信號質(zhì)量較低等缺陷。近年來，柔性電子器件憑借優(yōu)異的可拉伸性、力學(xué)適應(yīng)性與生物相容性等特性，在顱內(nèi)神經(jīng)電生理監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前開顱手術(shù)術(shù)中神經(jīng)生理監(jiān)測面臨著多重核心技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）顱腦表面濕潤光滑，導(dǎo)致器件難以與顱腦界面實現(xiàn)緊密黏附，嚴(yán)重阻礙信號穩(wěn)定采集；（2）大腦組織具有復(fù)雜輪廓、超低模量且質(zhì)地脆弱的特點，與現(xiàn)有監(jiān)測器件存在嚴(yán)重力學(xué)失配問題，無法實現(xiàn)共形耦合；（3）開顱手術(shù)耗時長，電極器件長期暴露于顱內(nèi)極端環(huán)境，且為配合手術(shù)操作需反復(fù)定位，極易造成器件性能急劇衰減，大幅降低信號質(zhì)量，難以實現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量神經(jīng)信號監(jiān)測。

為解決上述技術(shù)挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊開發(fā)了可重構(gòu)水凝膠電極陣列，實現(xiàn)開顱手術(shù)期間可持續(xù)、高保真神經(jīng)電生理信號監(jiān)測。本研究提出溶液觸發(fā)水凝膠界面層重構(gòu)策略，當(dāng)開顱手術(shù)測試期間水凝膠傳感界面層性能衰減時，通過溶液觸發(fā)界面層拆卸更換，進(jìn)而構(gòu)建可持續(xù)穩(wěn)定耦合的器件/顱腦界面。此外，由于柔性電極陣列具有優(yōu)異的濕黏附與抗溶脹性能，能夠與濕潤的腦組織形成牢固黏附，大幅提升電極的刺激與采集性能。該電極陣列可通過水凝膠界面層重構(gòu)，實現(xiàn)體感誘發(fā)電位（SSEP）信號的高質(zhì)量穩(wěn)定監(jiān)測，可有效緩解手術(shù)操作過程中運動偽影干擾，同時避免因電極反復(fù)定位引發(fā)的性能衰減問題。

可重構(gòu)水凝膠電極陣列的設(shè)計

在動物創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）模型中，該電極陣列能夠精準(zhǔn)捕捉體感誘發(fā)電位信號的波幅衰減特征，實現(xiàn)腦損傷區(qū)域的快速定位。在神經(jīng)阻滯實驗中，與商用電極相比，該電極陣列在水凝膠界面重構(gòu)前后，均能以更低的刺激電流誘發(fā)出更高質(zhì)量的運動誘發(fā)電位（MEP），實現(xiàn)神經(jīng)阻滯過程及神經(jīng)功能恢復(fù)過程的精準(zhǔn)監(jiān)測。相較于現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)，該電極陣列在開顱手術(shù)中腦功能狀態(tài)的精準(zhǔn)評估與手術(shù)安全性提升方面具有明顯優(yōu)勢，在神經(jīng)外科手術(shù)監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。