摘要：在神经外科领域，华中科技大学附属协和医院神经外科主任姜晓兵教授犹如一位无畏的探索者，带领团队在颅内信号监测及相关研究方面取得了一系列令人瞩目的成果，为神经外科疾病的诊断、治疗与研究开辟了新的道路。
在神经外科领域，华中科技大学附属协和医院神经外科主任姜晓兵教授犹如一位无畏的探索者，带领团队在颅内信号监测及相关研究方面取得了一系列令人瞩目的成果，为神经外科疾病的诊断、治疗与研究开辟了新的道路。
姜晓兵教授拥有教授/主任医师、博士生导师等重要职称，在国内外神经外科领域都有着极高的影响力。他身兼数职，担任中国医师协会神经外科医师分会第七届委员会副会长、中国医师协会周围神经专业委员会副主任委员等众多重要职务。这些丰富的任职经历不仅彰显了他在行业内的卓越地位，也反映出他在神经外科多方面研究与临床实践中的深入参与和引领作用。
一、颅内信号监测的现状与挑战
（一）现有监测方法的困境
在颅内信号监测方面，传统的方法面临着诸多难题。全植入式监测虽然能够较为直接地获取颅内信息，但它却像是一把双刃剑，在带来便利的同时也伴随着出血等严重并发症。而且，部分全植入式监测还需要进行二次手术，这无疑给患者带来了身体和心理上的双重痛苦，以及额外的风险。而非植入式监测也并非尽善尽美，目前的非植入式颅内压（ICP）监测设备准确度还未得到广泛认可，就如同一个不太精准的导航仪，在引导医生判断病情时可能会出现偏差。此外，它还存在感染等问题，如同隐藏在暗处的敌人，随时可能对患者的健康发起攻击。
（二）新方向的曙光：水凝胶与柔性声学超构材料
然而，困境之中也孕育着希望。水凝胶的特性引起了研究者们的广泛关注。水凝胶的弹性模量与脑组织相当，这使得它在与脑组织接触时能够更好地适应，减少对脑组织的损伤。同时，它还具有良好的生物相容性和可降解性，就像一位温和的朋友，能够与脑组织和谐共处，并且在完成使命后悄然离去，不会对身体造成长期的不良影响。其应力/应变特性表现为大变形，与坚硬的硅、钻石等材料截然不同，这种柔软而有弹性的特点为它在颅内的应用提供了独特的优势。
与此同时，柔性声学超构材料也展现出了巨大的潜力。声音能够在空气等各种媒介中传播，而基于新型功能基元和序构的声学超构材料则有可能实现变革性的性能。传统的材料如多孔橡胶超构材料、水凝胶声子晶体、磁响应声子晶体、聚合物声子晶体等，它们各自有着独特的结构和性能，但柔性声学超构材料与水凝胶等柔性材料的有机结合，仿佛是一场奇妙的化学反应，为颅内信号传感带来了全新的思路，让研究者们看到了突破现有困境的可能。
二、可注射超凝胶超声传感器的研发
（一）强强联合：跨学科的研究团队
为了将这一创新思路转化为现实，姜晓兵教授与华中科技大学集成电路学院臧剑锋教授团队展开了紧密合作。这是一次跨学科的强强联合，神经外科的专业知识与集成电路领域的技术优势相互交融，如同两个智慧的大脑携手合作，共同攻克难题。
（二）巧妙设计：感知与映射颅内环境
他们设计出了一种独特的可注射超凝胶超声传感器。柔性声学超构材料在其中扮演着感知颅内环境变化的关键角色，它就像一个敏锐的侦察兵，能够精准地捕捉到颅内环境的细微变化。而超声信号则像是传递情报的使者，将这些变化映射出来。超凝胶独特的结构更是实现了超声信号的有序放大，如同一个小小的信号放大器，让微弱的信号得以增强，便于后续的检测与分析。
当超凝胶感知到颅内压力、温度、pH 值等环境变化时，会发生微形变，这种微形变就像一阵微风引起的涟漪，虽然微小却能被敏锐地捕捉到。它会引起超声信号的变化，因为超凝胶的声学特性会随着这些环境因素的改变而改变。通过这样的方式，实现了对颅内信号的监测。
（三）严谨流程：从植入到信号解读
整个工作流程包括凝胶植入及定位，这需要医生凭借精湛的技术将超凝胶准确无误地植入颅内合适位置，就像将一颗精密的种子种在最适宜生长的土壤中。然后，通过超声设备检测及信号解耦转化，利用快速时间和短时傅里叶变换等先进技术对检测到的信号进行处理和分析。这些技术就像是一把把神奇的钥匙，能够打开信号背后隐藏的信息宝库，将复杂的超声信号转化为医生能够理解的颅内环境数据。
三、实验验证：从实验室到动物模型
（一）体外实验：初步的性能检验
在研发过程中，体外实验是重要的一步。研究团队使用超声探头、商业传感器等设备，在不同流速、压力、温度和 pH 条件下对超凝胶传感器进行测试。这就像是在模拟颅内的各种复杂环境，考验超凝胶传感器的性能和准确性。通过这些严格的测试，初步验证了超凝胶传感器在不同工况下的可靠性，为后续的动物实验和临床应用奠定了坚实的基础。
（二）动物模型验证：迈向临床的关键一步
动物模型验证更是不可或缺。在大鼠模型和猪模型上，超凝胶传感器都展现出了出色的传感性能。在大鼠模型实验中，超凝胶传感器如同一个忠诚的卫士，准确地监测着颅内的各种信号变化。而在猪模型实验中，结果同样令人振奋，超凝胶传感器成功实现了颅内多种信号的监测。这些动物实验的成功，就像在通往临床应用的道路上点亮了一盏盏明灯，让人们看到了超凝胶传感器在实际应用中的巨大潜力。
四、超凝胶的独特魅力：生物可降解性
超凝胶还有一个令人瞩目的特性——生物可降解性。它能够在生物体内完全降解，而且降解周期可以在一定范围内自由调控，无论是 2 周、5 周、6 周还是 10 周等不同时间都能实现精准降解。这意味着它在完成颅内信号监测的任务后，不会像一些传统植入物那样长期残留在体内，而是会按照预定的时间悄然分解，被身体自然代谢，大大降低了对患者身体的潜在风险。
五、临床应用探索：为患者带来新希望
（一）颅脑术后的守护：颅内信号监测新方法
基于超凝胶超声传感器的优异性能，姜晓兵教授团队开始探索其在临床中的应用。在颅脑术后应用超凝胶超声传感器进行颅内信号监测的构想应运而生。这一方法就像是为颅脑术后患者配备了一位专属的健康管家，能够实时监测颅内情况，及时发现潜在的问题，为患者的恢复提供有力的保障。
（二）脑外伤救治的助力：数据获取与研究基础
在大鼠脑外伤模型中应用超凝胶传感器也取得了重要成果。通过在脑外伤模型中的应用，研究团队获取了大量相关数据，这些数据就像珍贵的宝藏，为进一步研究超凝胶传感器在脑损伤监测和治疗中的应用提供了坚实的基础。它有助于医生更好地理解脑外伤后的颅内变化规律，从而制定更加精准有效的治疗方案。
六、研究成果与影响力：闪耀国际舞台
姜晓兵教授的研究成果获得了极高的国际认可，荣登 Nature 正刊报道。“News & views”栏目刊文报道并受到美国犹他大学著名教授 Jules J Magda 的高度称赞，被赞誉为一种“clever method”。这一成果对于颅内生理学的精确监测在脑损伤诊断、预后和疾病预防方面具有极其重要的意义。与传统有线临床仪器相比，可注射超凝胶超声传感器的生物可降解、无线监测等优势尽显。它避免了感染风险和患者行动受限等问题，就像为患者解开了束缚的绳索，让他们在恢复过程中能够更加自由舒适。同时，也克服了无线植入式设备在检测、降解和尺寸缩小等方面的困难，宛如一位全能的战士，在颅内信号监测的战场上脱颖而出。
七、胶质瘤脑机接口相关研究：开拓新领域
（一）神秘的交互：胶质瘤与神经元
在胶质瘤脑机接口方面，研究发现胶质瘤患者存在胶质瘤细胞与神经元之间的神经元脑电信号的机交互，并且展现出了极大的应用前景。这种交互通过电化学突触连接，就像一条无形的信息高速公路，在胶质瘤细胞与神经元之间传递着神秘的信号，吸引着研究者们去探索其中的奥秘。
（二）多模态的探索：全面监测与控制
姜晓兵教授团队开展了多模态监测与控制的研究，涵盖脑电、pH、压力、代谢物质等多个方面。通过信号解耦分析，如同解开一团错综复杂的谜题，将不同模态的信号分离开来，深入研究它们之间的关系。进而调整干预方案，这为胶质瘤的治疗和研究提供了全新的思路和方法，有望在未来为胶质瘤患者带来更好的治疗效果。
姜晓兵教授的研究从最初对颅内信号监测现状的深刻洞察，到可注射超凝胶超声传感器的精心研发，再经过严谨的实验验证、积极的临床应用探索，以及在胶质瘤脑机接口方面的开拓创新，取得了一系列丰硕的成果。他的研究成果不仅在国际学术界引起了广泛关注，更为神经外科领域的发展注入了新的活力，为无数神经外科疾病患者带来了新的希望之光，让我们期待这些创新技术在未来能够在临床实践中得到更广泛的应用，拯救更多患者的生命，改善他们的生活质量。
姜晓兵教授在相关研究领域发表了多篇高影响力的学术论文，这些论文详细阐述了从可注射超凝胶超声传感器的原理设计、实验验证到临床应用探索以及胶质瘤脑机接口研究等多方面的成果。发表的《可注射超凝胶超声传感器在颅内信号监测中的创新应用》一文，深入剖析了超凝胶超声传感器的工作机制及其在颅脑术后监测中的潜在价值；在[另一期刊名称]发表的《胶质瘤脑机接口多模态监测与控制的研究进展》则聚焦于胶质瘤脑机接口研究中的多模态策略及对胶质瘤治疗的意义等。这些论文的发表进一步巩固了姜晓兵教授在神经外科领域的学术地位，也为全球神经外科研究人员提供了宝贵的参考资料，推动着整个神经外科领域朝着更加精准、高效、创新的方向不断发展。
来源：医学顾事